فهرست مطالب فصل اول-.... مقدمه21-1-......... مقدمه21-2-... آمار نیروگاه بادی نصب شده در ایران و جهان21-3-....... کلیات تحقیق51-4-.... هدف پایاننامه6فصل دوم-انرژی بادی و روابط حاکم بر توربین بادی و انواع ژنراتورهای توربین بادی و روابط آنها و انواع روشهای کنترل92-1-....... مقدمه92-2-.... معادلات پایه مربوط به انرژی باد102-3-..... محاسبه‌ی توان استخراجی از باد112-4-.... محاسبه‌ی ضریب توان روتور152-5-انواع ساختارهای توربین بادی152-5-1-توربین‌های بادی سرعت ثابت با راه‌انداز نرم162-5-2-...... توربین‌های بادی سرعت متغیر172-5-2-1- ژنراتور القائی از دو سو تغذیه............182-5-2-2- ژنراتور سنکرون..............202-6-................. مقایسه ژنراتور های به‌کاررفته در صنعت222-7-.............. مدلسازی ژنراتور القائی از دو سو تغذیه242-7-1-مدل قاب مرجع سنکرون برای ژنراتور القائی از دو سو تغذیه242-8-.................... مدلسازی ژنراتور سنکرون مغناطیس دائم302-8-1-مدل قاب مرجع سنکرون برای ماشین سنکرون مغناطیس دائم302-9- روشهای کنترل کانورتر طرف ژنراتور القائی از دو سو تغذیه و ژنراتور سنکرون مغناطیس دائم و کانورتر طرف شبکه342-9-1-کنترل کانورتر طرف ژنراتور القائی از دو سو تغذیه342-9-2-کنترل کانورتر طرف ژنراتور سنکرون مغناطیس دائم352-9-3-................................................ کنترل کانورتر طرف شبکه362-9-4-........ روش کنترل ردیابی ماکسیمم توان (MPPT)372-10-محدودیتهای شبکه در موقع بروز خطا در شبکه372-11-نتیجهگیری38فصل سوم-اعمال کنترل بر روی کانورتر طرف شبکه و کانورتر طرف ژنراتور و روش کنترل ردیابی ماکسیمم توان413-1-...................................................................................................... مقدمه413-2-............................ روشهای کنترل برای سیستم مورد نظر413-2-1-اعمال کنترل ولتاژ جهتدار (VOC)برای کنترل کانورتر طرف شبکه413-2-2-ایجاد سیگنال مدولاسیون برای کلید زنی PWM. 463-2-3- اعمال کنترل میدان جهت دار (FOC) برای کانورتر طرف ژنراتور القائی از دو سوتغذیه............................................................................................................................................493-2-4- روش کنترل ردیابی ماکسیمم توان (MPPT) برای کانورتر طرف ژنراتور القائی ازدو سو تغذیه543-2-5- اعمال کنترل میدان جهت دار (FOC) برای کانورتر طرف ژنراتور سنکرون مغناطیس دائم..................................................................................................................................563-2-6-روش کنترل ردیابی ماکسیمم توان (MPPT) برای کانورتر طرف ژنراتور سنکرون مغناطیس دائم59فصل چهارم-نتایج شبیهسازی624-1-...................................................................................................... مقدمه624-2-بررسی عملکرد سیستم در موقع تغییرات سرعت باد624-2-1-عملکرد ژنراتور سنکرون مغناطیس دائم در موقع تغییرات سرعت باد644-2-2-عملکرد ژنراتور القائی از دو سو تغذیه در موقع تغییرات سرعت باد714-2-3-بررسی شبکه مورد مطالعه در موقع تغییرات سرعت باد774-3-بررسی عملکرد سیستم در موقع بروز خطای سه فاز در شبکه794-3-1-بررسی عملکرد ژنراتور سنکرون مغناطیس دائم در موقع بروز خطا814-3-2-بررسی عملکرد ژنراتور القائی از دو سو تغذیه در موقع بروز خطا834-3-3-. بررسی شبکه مورد مطالعه در موقع بروز خطا86فصل پنجم-نتیجه گیری و پیشنهاد ادامه کار895-1-......................................................................................... نتیجه گیری895-2-........................................................................................... پیشنهادات90.................. منابع و مآخذ92چکیده انگلیسی................97 فهرست جداول جدول 1‑1: ظرفیت نصب شده در نیروگاه منجیل و رودبار4جدول 1‑2: ظرفیت نصب شده نیروگاه بینالود4جدول 2‑1: مزایا و معایب انواع ژنراتورها23جدول 4‑1: پارامتر های توربین بادی مورد مطالعه64جدول 4‑2: پارامتر ژنراتور سنکرون مغناطیس دائم مورد مطالعه70جدول 4‑3: پارامتر ژنراتور القائی از دو سو تغذیه مورد مطالعه76جدول 4‑4: پارامترهای شبکه مورد مطالعه77جدول 5‑1: مقایسه کلی مابین ژنراتور سنکرون و ژنراتور القائی90 فهرست اشکال شکل 1‑1: رشد انرژی باد در تولید انرژی3شکل 2‑1: شکل یک توربین بادی با جزئیات10شکل 2‑2: جریان باد در اطراف توربین12شکل 2‑3: نمودار ضریب عملکرد روتور14شکل 2‑4: توربین بادی سرعت ثابت با راه‌انداز نرم17شکل 2‑5: توربین بادی سرعت متغیر از نوع ژنراتور القائی از دو سو تغذیه (DFIG)18شکل 2‑6: نحوهی اتصال ژنراتور سنکرون به شبکه21شکل 2‑7: مدار معادل محور ماشین سنکرون مغناطیس دائم32شکل 2‑8: حاشیه عملکرد ژنراتور توربین بادی در اثر خطای کاهش ولتاژ بر اساس استاندارد NERC 38شکل 3‑1: ساختار کانورتر منبع ولتاژ طرف شبکه42شکل 3‑2: دیاگرام فازوری از کانورتر طرف شبکه46شکل 3‑3: شکل موج مدولاسیون PWM47شکل 3‑4: ساختار کنترل ولتاژ جهت دار (VOC) برایکانورتر طرف شبکه49شکل 3‑5: ساختار کنترل میدان جهت دار (FOC) برای کانورتر طرف ژنراتور القائی از دو سو تغذیه54شکل 3‑6: منحنی ... 55شکل 3‑7: دیاگرام فازوری روش کنترل میدان جهت دار (FOC)57شکل 3‑8: ساختار روش کنترل میدان جهت دار (FOC) برای کانورتر طرف ژنراتور سنکرون مغناطیس دائم57شکل 3‑9: پارامتر های ضریب توان ( )توربین بادی59شکل 3‑10: ساختار کنترل نسبت سرعت نوک ()60شکل 4‑1: نحوهی اتصال ژنراتور سنکرون مغناطیس دائم به شبکه62شکل 4‑2: نحوهی اتصال ژنراتور القائی از دو سو تغذیه به شبکه63شکل 4‑3: بلوک توریبن بادی استفاده شده در این پایاننامه63شکل 4‑4: نمودار تغییرات سرعت باد64شکل 4‑5: گشتاور اعمال شده به ژنراتور سنکرون65شکل 4‑6: گشتاور خروجی (الکترومغناطیسی) ژنراتور سنکرون65شکل 4‑7: سرعت مرجع ژنراتور سنکرون اعمال شده به کانورتر طرف ژنراتور66شکل 4‑8: سرعت الکتریکی واقعی ژنراتور سنکرون66شکل 4‑9: توان خروجی توربین بادی (Pref)67شکل 4‑10: توان خروجی واقعی ژنراتور سنکرون67شکل 4‑11: جریان مؤلفه‌ی استاتور ژنراتور سنکرون68شکل 4‑12: تغییرات جریان سه فاز استاتور69شکل 4‑13: تغییرات گشتاور مکانیکی ژنراتور القائی در موقع تغییر سرعت باد71شکل 4‑14: تغییرات گشتاور خروجی (الکترومغناطیسی) ژنراتور القائی72شکل 4‑15: سرعت روتور ژنراتور القائی72شکل 4‑16: توان مرجع کانورتر طرف ژنراتور القائی73شکل 4‑17: تغییرات توان اکتیو و توان راکتیو استاتور ژنراتور القائی73شکل 4‑18: جریان مؤلفه‌ی روتور ژنراتور القائی74شکل 4‑19: تغییرات جریان سه فاز رو تور ژنراتور القائی74شکل 4‑20: تغییرات جریان سه فاز استاتور ژنراتور القائی74شکل 4‑21: فرکانس استاتور ژنراتور القائی در موقع تغییر سرعت باد75شکل 4‑22: ولتاژ شبکه مورد مطالعه77شکل 4‑23: جریان شبکه مورد مطالعه78شکل 4‑24: ولتاژ و جریان یک فاز از شبکه مورد مطالعه78شکل 4‑25: ولتاژ لینک DC مربوط به ژنراتور سنکرون79شکل 4‑26: ولتاژ لینک DC مربوط به ژنراتور القائی79شکل 4‑27: ژنراتور سنکرون همراه با شبکه در موقع بروز خطای سه فاز در شبکه80شکل 4‑28: ژنراتور القائی همراه با شبکه در موقع بروز خطای سه فاز در شبکه80شکل 4‑29: تغییرات ولتاژ لینک DC ژنراتور سنکرون مغناطیس دائم در موقع بروز خطا81شکل 4‑30: تغییرات سرعت روتور ژنراتور سنکرون در موقع بروز خطا81شکل 4‑31: تغییرات گشتاور الکترومغناطیسی ژنراتور سنکرون در موقع بروز خطا82شکل 4‑32: تغییرات توان خروجی ژنراتور سنکرون در موقع بروز خطا82شکل 4‑33: تغییرات جریان سه فاز استاتورژنراتور سنکروندر موقع بروز خطا83شکل 4‑34: تغییرات ولتاژ لینک DC ژنراتور القائی در موقع بروز خطا83شکل 4‑35: تغییرات سرعت روتور ژنراتور القائی در موقع بروز خطا84شکل 4‑36: تغییرات گشتاور الکترومغناطیسی ژنراتور القائی در موقع بروز خطا84شکل 4‑37: تغییرات توان خروجی ژنراتور القائی در موقع بروز خطا85شکل 4‑38: تغییرات جریان سه فاز روتور ژنراتور القائی در موقع بروز خطا85شکل 4‑39: تغییرات جریان سه فاز استاتور ژنراتور القائی در موقع بروز خطا86شکل 4‑40: ولتاژ شبکه مورد مطالعه در موقع بروز خطا86شکل 4‑41: تغییرات جریان سه فاز شبکه مورد مطالعه در موقع بروز خطا87فصل اولدر نیمه‌ی دوم قرن نوزدهم میلادی تحولات تازه‌ای در استفاده از انرژی باد به وجود آمد و آن استفاده از انرژی باد جهت تولید الکتریسیته بود، توربین‌های بادی ساخته شد که انرژی باد را به انرژی الکتریکی تبدیل می‌کرد [1]. در ابتدا تولید الکتریسیته از باد به دو دلیل عمده مقرون به صرفه نبودن نسبت به سوختهای فسیلی و یکسان نبودن پتانسیل باد در همه مناطق، چندان مورد توجه قرار نگرفت. در سال 1973 میلادی و با به وجود آمدن بحران نفتی، بهره‌برداری از انرژی باد به عنوان یکی از منابع انرژی آغاز گردید [1] که با افزایش بازدهی و قابلیت اطمینان توربین‌های بادی، روند نصب و بهره‌برداری از توربین‌های بادی افزایش پیدا کرد [1]. امروزهبا پیشرفت فناوری، توربین‌های بادی با قدرت چندین مگاوات تولید می‌شوند و به صورتمجتمع در مزارع بادی به کار می‌روند. کشورهای آمریکا، آلمان، دانمارک و اسپانیا از جمله کشورهایی هستند که بیش‌ترین توان را از انرژی باد تولید میکنند. استفاده از انرژی باد برای تولید برق در کشور ما، در سال 1372 با خرید دو توربین 500 کیلوواتی سه پره ساخت شرکت نرد تانک دانمارک توسط سازمان انرژی اتمی و نصب آنها در منجیل آغاز گردید [1].