طراحی بهینه یک ژنراتور القایی دو سو تغذیه 250 کیلوواتی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر، دانشگاه صنعتی نوشیروانی بابل

2 برق قدرت/ صنعتی نوشیروانی بابل

3 دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر - دانشگاه صنعتی نوشیروانی بابل - بابل - ایران

چکیده

ژنراتور القایی دو سو تغذیه (DFIG) یکی از مهم‌ترین ژنراتورهایی است که در ساختار توربین‌های بادی مورد استفاده قرار می‌گیرد. در سالیان اخیر، تعداد DFIG هایی که در ساختار توربین‌های بادی استفاده‌شده، افزایش چشم‌گیری نسبت به دیگر ژنراتورها داشته است. از آن‌جا که مقالات محدودی در زمینه طراحی DFIG ها ارائه شده و روند طراحی و فرمول‌های مورد نیاز به‌صورت ناقص مورد بررسی قرار گرفته، در این مقاله طراحی نمونه یک DFIG 250 کیلوواتی به تفصیل ارائه شده است. در ابتدا محاسبات تحلیلی ابعاد، توزیع چگالی شار در استاتور و رتور و سایر کمیت‌های طراحی این ژنراتور ارائه شده و مدل تحلیلی-محاسباتی این طراحی به‌دست آمده است. همچنین الگوریتمی جدید که بر مبنای تکرار می‌باشد جهت حصول نتایج دقیق‌تر در طراحی انجام‌شده، ارائه شده است. سپس برای تأیید و صحت طراحی انجام‌شده از نرم‌افزار Ansys Maxwell که بر پایه آنالیز اجزای محدود می‌باشد استفاده شده است. در انتها نتایج حاصل از طراحی و آنالیز عددی با نتایج حاصل از آنالیز اجزای محدود مقایسه شده و این مقایسه صحت عملکرد طراحی انجام‌شده را نشان می‌دهد. 

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Optimal Design of a 250 Kw Doubly Fed Induction Generator

نویسندگان [English]

  • Seyed Ehsan Abdollahi 2
  • Sayyed Asghar Gholamian 3
1
2 Electrical Eng., babol Noshirvani University of Technology
3 Electrical and Computer Engineering Department, Babol Noshirvani University of Technology, Babol, Iran
چکیده [English]

Doubly Fed Induction Generator (DFIG) is one of the important generators that is used in the wind turbine structures. In the past few years, DFIG-based wind turbine systems that have been installed in the onshore and offshore wind farms are greater in number, than any other generator. Since the number of references that present the DFIG designing field are limited and equations and the design process are incompletely reviewed, in this paper the complete design process of a 250kW DFIG is presented. First, the optimal design equations of DFIGs are reviewed and then a model for the study of generator operation is presented. The detailed design of the DFIG is done next, and finally the Finite Element Analysis (FEA) is used to verify the design. The results show the effectiveness of the presented design process for the DFIG.

کلیدواژه‌ها [English]

  • DFIG
  • FEA
  • Generator Design
  • Wind Turbine
  • Wind Energy

مراجع

   [1]      Global Wind Energy Council: “Global wind energy outlook 2018” November 2018.##
   [2]      A. Izanlo, S. A. Gholamian, M. V. Kazemi, “Comparative Study Between Two Sensorless Methods for Direct Power Control of Doubly fed Induction Generator,” Revue Roumaine des Sciences Techniques-Electrotechnique Et Energ., Vol. 62, No. 4, pp. 358-363, 2017.##
   [3]      A. Izanlo, S. A. Gholamian, M. V. Kazemi, “Using of Four Switch Three Phase Converter in the Structure DPC of DFIG Under Unbalanced Grid Voltage Condition,” Electrical Engineering Journal, Vol. 100, No. 3, pp. 1925-1938, 2018.##
   [4]      H. Polinder, F. Pijl, G. Vilder, and P. Tavner, “Comparison of Direct-Drive and Geared Generator Concepts for Wind Turbines,” IEEE Transactions on Energy Conversion, Vol. 21, No. 3, pp. 725-733, 2006.##
   [5]      D. H. Cho, H. K. Jung, C. G. Lee, “Induction Motor Design for Electirc Vehicle Using a Niching Genetic Algorithm,” IEEE Transactions on Industry Applications, Vol. 37, No. 4, pp. 994-999, 2001.##
   [6]      Y. Duan, R. G. Harley, “A Novel Method for Multiobjective Design and Optimization of Three Phase Induction Machines,” IEEE Transactions on Industry Applications, Vol. 47, No. 4, pp. 1707-1715, 2011.##
   [7]      D. Zhang, C. S. Park, C. S. Koh, “A New Optimal Design Method of  Rotor Slot of Three Phase Squirrel Cage Induction Motor for Nema Class D Speed-Torque Characteristic Using Multi-Objective Optimization Algorithm,” IEEE Transactions on Magnetics, Vol. 48, No. 2, pp. 879-882, 2012.##
   [8]      J. Barta, N. Uzhegov, P. Losak, C. Ondrusek, M. Mach, J. Pyrhonen, “Squirrel Cage Rotor Design and Manufacturing for High Speed Applications,” IEEE Transactions on Industrial Electronics, Vol. 66, No. 9, pp. 6768-6778, 2019.##
   [9]      I. Boldea, “Variable Speed Generators,” Boca Raton, Fl, USA: CRC Press, 2006.##
[10]      H. Dehnavifard, A. D. Lilla, M. A. Khan, P. Barendse, “Design and Optimization of DFIGs With Alternate Voltage and Speed Ratings for Wind Applications,” Electrical Machines Conference (ICEM), Chicago, IL, USA, pp. 2008-2013, 2014.##
 
[11]      H. Dehnavifard, M. A. Khan, P. S. Barendse, “Development of a 5kW Scaled Prototype of a 2.5MW Doubly fed Induction Generator,” IEEE Transactions on Industry Applications, Vol. 52, No. 6, pp. 4688-4698, 2016.##
[12]      O. I. Olubamiwa, N. Gule, “The Optimal Design and Autonomous Testing of a Rotor-Tied DFIG,” IEEE AFRICON, South Africa, 2017.##
[13]      V. D. Colli, F. Marignetti, C. Attaianese, “Analytical and Multiphysics Apptoach to the Optimal Design of a 10-MW DFIG for Direct-Drive Wind Turbines,” IEEE Transactions on Industrial Electronics, Vol. 59, No. 7, pp. 2791-2799, 2012.##
[14]      I. Boldea, S. Nasar, “The Induction Machines Design Handbook,” Boca Raton, Fl, USA: CRC Press, 2010.##
[15]      J. Pyrhonen, T. Jokinen, V. Hrabovcova “Design of Rotating Electrical Machines,” Wiley, Second Edition, 2014.##
[16]      R. Rouhani, S. Ehsan Abdollahi, S. Asghar Gholamian, “Presentation of a Generalized Method for Rotor Design of Synchronous Reluctance Machine,” Journal of Applied Electromagnetics, Vol. 7, No. 1, pp. 39-51, 2019. (in Persian)##

فایل ها

سابقه مقاله

  • تاریخ دریافت: 14 آبان 1398
  • تاریخ بازنگری: 28 آبان 1398
  • تاریخ پذیرش: 28 اسفند 1398
  • تاریخ انتشار: 01 آذر 1399

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار