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


   [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)##