Loading...

Improvement of Matrix Converter Performance in Application of PMSG -Driven Wind Turbine

Hojabri Hutaki, Hossein | 2013

2155 Viewed
  1. Type of Document: Ph.D. Dissertation
  2. Language: Farsi
  3. Document No: 44205 (05)
  4. University: Sharif University of Technology
  5. Department: Electrical Engineering
  6. Advisor(s): Mokhtari, Hossein
  7. Abstract:
  8. The use of wind energy and wind generators as an inexpensive type of renewable energy sources is increasing. Wind farms and distributed wind generators connected to the power transmission and distribution systems and microgrids, and wind generators in standalone mode of operation affect the stability and power quality of the grid. In this thesis, the performance of a matrix converter in grid connection of variable speed PMSG–driven wind turbine is improved. In this way, by transferring the matrix converter modulation matrix into the synchronous reference frame and decomposing it into the singular values, a new general method is proposed for analysis, modelling and modulation of a matrix converter. The proposed modulation technique is general and can be used to derive all other modulation methods of a matrix converter. It is shown that the real constraint of a direct matrix converter, which is computed with the proposed method, is less than that of all other modulation methods proposed for this converter. The proposed method is used to investigate and improve the grid–side reactive power capability of a matrix converter as a key element in stable connection of a variable speed wind generator with low voltage flicker and high power quality. The effect of the matrix converter input–output reactive power on the input current and output voltage quality is also investigated. The proposed modulation method which uses full capacity of a matrix converter, improves the grid–side reactive power capability of a variable speed PMS wind generator. However, if the wind speed and the generator apparent power is reduced, the maximum–achievable reactive power of the grid–side is also reduced severely. Therefore, a new control structure is proposed which uses both the matrix converter and the generator free reactive power capacity synchronously to improve the grid–side reactive power capability at all wind speeds and powers. Finally, the shortcoming of the conventional voltage–source control of a matrix converter in control of a standalone PMS wind generator is investigated. A new control method based on current–source control of a matrix converter is proposed which can control a variable speed PMS wind generator in both grid–connected and standalone mode of operation and supply local loads when the main grid is not accessible due to the low quality of its voltage or a fault
  9. Keywords:
  10. Matrix Converter ; Modulation ; Permanent Magnet Synchronous Generator (PMSG)Wind Turbine ; Singular Value Decomposition (SVD) ; Reactive Power Control ; Permanent Magnet Generator

 Digital Object List

 Bookmark

  • مقدمه
    • تعريف مسئله
    • مبدل ماتريسي و کنترل ژنراتورهاي بادي سرعت متغير
    • اهداف و رويکردها
    • ساختار رساله
  • سيستم‌هاي تبديل انرژي باد
    • توربين‌هاي بادي
    • ژنراتورهاي بادي
    • ساختار کلي مبدل‌هاي فرکانسي مورد استفاده براي ژنراتورهاي بادي
      • مبدل‌هاي مورد استفاده براي ژنراتورهاي بادي پراکنده
      • مبدل‌هاي مورد استفاده براي مزارع باد
      • مبدل‌هاي مورد استفاده براي ژنراتورهاي بادي خودگردان
    • مدل سازي و کنترل ژنراتورهاي بادي سنکرون مغناطيس دايم
      • مدل سازي ماشين سنکرون مغناطيس دايم
      • کنترل ژنراتور بادي سنکرون مغناطيس دايم
    • جمع بندي و خلاصه فصل
  • مبدل ماتريسي
    • ساختمان مبدل ماتريسي سه فاز
    • روش‌هاي مدولاسيون مبدل ماتريسي
      • روش‌هاي مدولاسيون مستقيم
      • روش‌هاي مدولاسيون غير مستقيم
      • روش‌هاي مدولاسيون عمومي مبدل ماتريسي
    • کيفيت توان ورودي و خروجي
      • هارمونيک و عدم تعادل ولتاژ خروجي و جريان ورودي
      • نوسانات ولتاژ و کنترل توان راکتيو
      • افزايش و افت ولتاژ
    • پايداري فيلتر ورودي
    • کموتاسيون کليدهاي چهار ربعي
    • جمع بندي و خلاصه فصل
  • تحليل، مدل‌سازي و مدولاسيون جامع و عمومي مبدل ماتريسي
    • مدولاسيون مبدل ماتريسي با تجزيه ماتريس مدولاسيون به مقادير ويژه تکين (SVD)
      • ماتريس مدولاسيون در دستگاه ab و dq
      • تجزيه ماتريس مدولاسيون به مقادير ويژه تکين
      • محاسبه ماتريس M0 و محدوديت‌ روش SVD
    • مدل‌سازي و مقايسه ساير روش‌هاي مدولاسيون توسط روش SVD
      • روش‌‌هاي مدولاسيون Alesina و Venturini ساده و بهينه
      • روش‌ مدولاسيون SVM مستقيم
      • روش‌هاي مدولاسيون غير مستقيم
    • مدل ترانسفورمري مبدل ماتريسي در دستگاه dq
    • شبيه سازي و مقايسه روش‌هاي مدولاسيون مبدل ماتريسي
    • نتايج آزمايشگاهي
    • جمع بندي و خلاصه فصل
  • کنترل توان راکتيو ژنراتور بادي سنکرون مغناطيس دايم با مبدل ماتريسي
    • کنترل توان راکتيو در ورودي مبدل ماتريسي
      • توليد جريان راکتيو ورودي با استفاده از مؤلفه راکتيو جريان بار
      • توليد جريان راکتيو ورودي با استفاده از مؤلفه حقيقي جريان بار
      • توليد جريان راکتيو ورودي با استفاده از مؤلفه‌هاي حقيقي و راکتيو جريان بار
    • اثر توان راکتيو ورودي و خروجي مبدل ماتريسي بر کيفيت توان ورودي و خروجي
    • کنترل توان راکتيو ژنراتور بادي سنکرون مغناطيس دايم با مبدل ماتريسي
      • ظرفيت توان راکتيو سمت شبکه بدون تغيير توان راکتيو ژنراتور
      • ظرفيت توان راکتيو سمت شبکه با تغيير توان راکتيو ژنراتور
      • بهبود قابليت توان راکتيو با کنترل همزمان مبدل ماتريسي و جريان راکتيو ژنراتور
    • طراحي و شبيه سازي
      • طراحي کنترل کننده‌هاي ژنراتور و اتصال پايدار آن به شبکه
      • شبيه سازي ماکزيمم توان راکتيو قابل حصول در سمت شبکه براي Igd=0
      • طراحي کنترل کننده پايدار تطبيقي ساده
      • شبيه سازي و تحليل ساختار کنترلي پيشنهادي
    • جمع بندي و خلاصه فصل
  • کنترل ژنراتور بادي سنکرون مغناطيس دايم با مبدل ماتريسي در حالت خودگردان
    • عملکرد ژنراتورهاي بادي متصل به شبکه و خودگردان
      • ژنراتور بادي متصل به شبکه
      • ژنراتور بادي خودگردان
    • ژنراتور بادي سنکرون مغناطيس دايم با مبدل ماتريسي منبع ولتاژ
      • توان و جريان خروجي غير مينيمم فاز در ژنراتور سنکرون
      • ناپايداري خازن ورودي مبدل ماتريسي
    • کنترل ژنراتور بادي سنکرون مغناطيس دايم با مبدل ماتريسي منبع جريان
    • طراحي و شبيه سازي
    • جمع بندي و خلاصه فصل
  • نتيجه گيري
    • پيشنهادات ادامه کار
    • مقالات منتشر شده از متن رساله
  • مراجع
...see more