مقارنة أداء العنفة الريحية ذات المولد التحريضي مضاعف التغذية في حالتين: مبدلة مصفوفية ومبدلة تقليدية

الملخص

Most of wind turbines are equipped with an Induction Generator (IG) combined with a traditonal converter (AC-DC-AC).

The AC-DC-AC converter is installed between the stator (or  rotor) of the generator and the electrical grid in order to control the wind turbine shaft speed and consequently extraction the maximum power from the wind.

These converters have an intermediate DC-link for energy storage, which increases the total weight and size of them, as well as the losses and the system costs.

In this research, I suggest substituting the Traditional Converter by Matrix Converter (MC), which does not require the DC-link and performs the direct AC-AC conversion. Using (MC) converter decrease losses and allows the maximum wind power extraction (MPPT).

The wind generation system is modeled using the (MATLAB R2012a Simulink) and the Simulink results are compared in two cases: Using traditional converter versus matrix converter. The results appears that using matrix converter realises less losses in electronic switches than using traditional converters, and the velocity of induction machine is exposed to less vibrations intransient state.

مقارنة أداء العنفة الريحية ذات المولد التحريضي مضاعف التغذية
في حالتين: مبدلة مصفوفية ومبدلة تقليدية

إنّ أغلب توربينات الرياح مجهزة بمولد تحريضي IG))  Induction Generatorمرتبط مع مبدلة ترددية تقليدية    (Traditional Converter) (AC–DC-AC).

تُركّب المبدلة التقليدية (AC–DC-AC) بين ثابت (دائر) المولد والشبكة الكهربائية حتى نتمكن من التحكم بسرعة محور العنفة الريحية وبالتالي استخلاص الاستطاعة العظمى من الريح. تملك هذه المبدلات حلقةDC) ) وسيطية لتخزين الطاقة، الأمر الذي يزيد من الوزن الكلي وحجم المبدلة، بالإضافة إلى الضياعات وكلفة النظام.

نقترح في هذا البحث استبدال المبدلة التقليدية بمبدلة مصفوفية MC))  Matrix Converterوالتي لا تتطلب حلقة وسيطية وقادرة على إنجاز تحويل (متناوب - متناوب) (AC-AC) بشكل مباشر. يؤدي هذا الأمر لإنقاص الضياعات وبالتالي الاستفادة من أكبر قدر ممكن من الطاقة بالإضافة إلى ملاحقة نقطة الاستطاعة الأعظمية (MPPT) Maximum Power Point Tracking.

قمت بنمذجة نظام التوليد الريحي باستخدام برنامج MATLAB R2012a Simulink)) ومن ثمّ الحصول على نتائج المحاكاة ومقارنة النتائج في حالتين: المبدلة التقليدية والمبدلة المصفوفية. حيث أظهرت النتائج أهمية استخدام المبدلات المصفوفية كونها تؤمن ضياعات أقلّ بالمفاتيح الإلكترونية بحكم أنّ عدد هذه المفاتيح بالمبدلة المصفوفية أقل منها في المبدلة التقليدية، أيضا ً باستخدامها تتعرض سرعة الآلة التحريضية لحالة عابرة أقلّ تذبذباً.