کنترل برداری بدون‌سنسور DFIG با رویتگر MRAS بر اساس جریان روتور در شرایط افت ولتاژ نامتعادل شبکه
الموضوعات :
عبدالمجید حسنی
1
(دانشگاه شهید چمران اهواز)
رضا کیانی‌نژاد
2
(دانشگاه شهید چمران اهواز)
الکلمات المفتاحية: کنترل برداری بدون سنسور توان اکتیو و راکتیو DFIG RCMO,
ملخص المقالة :
در اين مقاله يك كنترل‌کننده بدون سنسور برای ژنراتور القایی از دو سو تغذیه DFIG در شرايط نامتعادلي ولتاژ شبكه طراحی شده و به جای اندازه‌گیری سرعت و زاویه روتور از تخمین آنها با RCMO استفاده شده است. ولتاژ نامتعادل شبکه، باعث ایجاد مؤلفه منفی ولتاژ و جریان DFIG می‌شود. توالی‌های مثبت و منفی مدل DFIG در چارچوب مرجع سنکرون در نظر گرفته شده‌اند. تغيير در توان مرجع اکتیو و راکتیو DFIG، یعنی P و Q با وجود مؤلفه منفي ولتاژ و جريان تعريف شده و دنباله‌روی توان تولیدی از مرجع تحقیق‌شده است. در این مقاله هدف سیستم كنترلی، حذف نوسان‌های جريان روتور می‌باشد و بدین منظور دو كنترل‌کننده در چارچوب مرجع استاتور dq برای هر یک از مؤلفه‌های مثبت و منفی در نظر گرفته شده كه بتواند كنترل دقيق و صحيحي بر روي مؤلفه‌هاي جريان روتور (مؤلفه مثبت و منفي) ايجاد كند. برای ارزیابی الگوریتم پیشنهادی، شبيه‌سازي بر روي يك سيستم DFIG ، MW 2 در محیط نرم‌افزار MATLAB/Simulink انجام شده است. نتایج به دست آمده از شبیه‌سازی نشان مي‌دهد الگوریتم کنترل برداری بدون سنسور پیشنهادی با وجود نامتعادلی ولتاژ شبکه، به خوبی سرعت و موقعیت روتور را تخمین زده و به علاوه همچون کنترل با سنسور، توان‌های مورد نیاز شبکه را نیز تأمین می‌کند.
[1] G. Abad, Doubly Fed Induction Machine, John Wiley & Sons, Inc., Publication, IEEE Press, 2011.
[2] M. A. Asha Rani, C. Nagamani, G. Saravana Ilango, and A. Karthikeyan, "An effective reference generation scheme for DFIG with unbalanced grid voltage," IEEE Trans. on Sustainable Energy, vol. 5, no. 3, pp. 1010-1018, Jul. 2014.
[3] H. Nian, P. Cheng, and Z. Q. Zhu, "Independent operation of DFIG-based WECS using resonant feedback compensators under unbalanced grid voltage conditions," IEEE Trans. on Power Electronics, vol. 30, no. 7, pp. 3650-3661, Jul. 2015.
[4] M. Malinowski, M. P. Kazmierkowski, S. Hansen, F. Blaabjerg, and G. D. Marques, "Virtual-flux-based direct power control of three-phase PWM rectifiers," IEEE Trans. Ind. Appl., vol. 37, no. 4, pp. 1019-1027, Jul./Aug. 2001.
[5] M. Abolhassani, P. Niazi, H. Toliyat, and P. Enjeti, "A sensorless integrated doubly-fed electric alternator/active filter (IDEA) for variable speed wind energy system," in Proc. 38th IEEE IAS Annu. Meeting, pp. 507-514, 12-16 Oct. 2003.
[6] R. Datta and V. T. Ranganathan, "A simple position-sensorless algorithm for rotor-side field-oriented control of wound-rotor induction machine," IEEE Trans. Ind. Electron., vol. 48, no. 4, pp. 786-793, Aug. 2001.
[7] L. Morel, H. Godfroid, A. Mirzaian, and J. M. Kauffmann, "Double-fed induction machine: converter optimisation and field oriented control without position sensor," IEE Proceedings - Electric Power Applications Elect. Power Appl., vol. 145, no. 4, pp. 360-368, Jul. 1998.
[8] E. Bogalecka and Z. Krzeminski, "Sensorless control of a double-fed machine for wind power generators," in Proc. EPE-PMC, Dubrovnik and Cavtat, Croatia, 2002.
[9] B. Hopfensperger, D. J. Atkinson, and R. A. Lakin, "Stator-flux-oriented control of a doubly-fed induction machine with and without position encoder," IEE Proceedings - Electric Power Applications Elect. Power Appl., vol. 147, no. 4, pp. 241-250, Jul. 2000.
[10] O. A. Mohammed, Z. Liu, and S. Liu, "A novel sensorless control strategy of doubly fed induction motor and its examination with the physical modeling of machines," IEEE Trans. Magn., vol. 41, no. 5, pp. 1852-1855, May 2005.
[11] L. Xu and W. Cheng, "Torque and reactive power control of a doubly fed induction machine by position sensorless scheme," IEEE Trans. Ind. Appl., vol. 31, no. 3, pp. 636-642, May/Jun. 1995.
[12] C. Schauder, "Adaptive speed identification for vector control of induction motors without rotational transducers," IEEE Trans. Ind. Appl.,vol. 28, no. 5, pp. 1054-1061, Sep./Oct. 1992.
[13] R. Ghosn, C. Asmar, M. Pietrzak-David, and B. De Fornel, "A MRAS sensorless speed control of doubly fed induction machine," in Proc. Int.Conf. Elect. Mach., pp. 90-92,. 2002.
[14] R. Ghosn, C. Asmar, M. Pietrzak-David, and B. De Fornel, "A MRAS-Luenberger sensorless speed control of doubly fed induction machine," in Proc. Eur. Power Electron. Conf., 2003.
[15] R. Cardenas, R. Pena, J. Proboste, G. Asher, and J. Clare, "MRAS observer for senseless control of standalone doubly fed induction generators," IEEE Trans. Energy Convers., vol. 20, no. 4, pp. 710-718, Dec. 2005.S [16] R. Pena, R. Cardenas, J. Proboste, G. Asher, and J. Clare, "Sensorless control of doubly-fed induction generators using a rotor-current-based MRAS observer," IEEE Trans. Ind. Electron., vol. 55, no. 1, pp. 330-339, Jan. 2008.
[17] R. Pena, R. Cardenas, J. Proboste, G. Asher, and J. Clare, "Sensorless control of a slip ring induction generator based on rotor current MRAS observer," in Proc. 36th IEEE Power Electronics Specialists Conf., PESC'05, pp. 2508-2513, 16-16 Jun. 2005.
[18] M. S. Carmeli, M. Iacchetti, and R. Perini, "A MRAS observer applied to sensorless doubly fed induction machine drives," in Proc. IEEE Int. Symp. on Industrial Electronics, ISIE'10, pp. 3077-3082, 26-30 Mar. 2010.
[19] F. Castelli-Dezza, G. Foglia, M. F. Iacchetti, and R. Perini, "An MRAS observer for sensorless DFIM drives with direct estimation of the torque and flux rotor current components," IEEE Trans. Power Electron., vol. 27, no. 5, pp. 2576-2584, May 2012.
[20] B. Mwinyiwiwa, Y. Zhang, B. Shen, and B. T. Ooi, "Rotor position phase-locked loop for decoupled P-Q control of DFIG for wind power generation," IEEE Trans. Energy Convers., vol. 24, no. 3, pp. 758-765, Sep. 2009.
[21] K. Gogas, G. Joos, B. T. Ooi, Y. Z. Zhang, and B. Mwinyiwiwa, "Design of a robust speed and position sensorless decoupled P-Q controlled doubly-fed induction generator for variable-speed wind energy applications," in Proc. IEEE Canada Electrical Power Conf., EPC'07, pp. 62-67, 25-26 Oct. 2007.
[22] R. Cardenas, R. Pena, S. Alepuz, and G. Asher, "Overview of control systems for the operation of DFIGs in wind energy applications," IEEE Trans. on Ind. Elec., vol. 60, no. 7, pp. 2776-2798, Jul. 2013.
[23] L. Xu and Y. Wang, "Dynamic modeling and control of DFIG-based wind turbines under unbalanced network conditions," IEEE Trans. Power Sys., vol. 22, no. 1, pp. 314-323, Feb. 2007.
