Sterowanie systemem turbiny wiatrowej o zmiennej prędkości z generatorem PMSG

Sprawność systemu elektrowni wiatrowej o zmiennej prędkości można znacznie poprawić stosując optymalne algorytmy sterowania. W artykule przedstawiono przekształtnikowy system elektrowni wiatrowej z turbiną wiatrową o zmiennej prędkości. Rozpatrywany system elektrowni wiatrowej składa się z turbiny wiatrowej bezpośrednio połączonej z generatorem synchronicznym o magnesach trwałych, przekształtnika maszynowego, przekształtnika sieciowego i układów sterowania. Opisano model matematyczny turbiny wiatrowej oraz generatora PMSG. Do sterowania układami przekształtnikowymi wykorzystano wektorowe metody sterowania. Do sterowania przekształtnikiem maszynowym wykorzystano algorytmy sterowania optymalnego. W układzie sterowania przekształtnika sieciowego zastosowano metodę VOC (Voltage-Oriented-Control) ze sterowaniem przepływem mocy czynnej i biernej dostarczanej do sieci. Badania symulacyjne wykazały dobrą skuteczność proponowanych wektorowych metod sterowania.

The efficiency of the variable speed wind energy conversion system (WECS) can be significantly improved by using the optimal control strategy. The article presents the converter system of wind energy conversion with variable-speed wind turbine. The considered system consists of wind turbine with permanent magnet synchronous generator (PMSG), the machine-side converter, grid-side converter and control circuits. The mathematical model of wind power system and the PMSG generator have been described. The control algorithms of the converter systems based on the vector control methods have been applied. In the control system of the machine-side converter the optimal control method has been used. In the control system of grid-side converter the method of VOC (Voltage-Oriented-Control) control of active and reactive power delivered to grid has been applied. The performed simulation studies proved the high effectiveness of the proposed methods of vector control.