کیفیت توان در حضور نیروگاه بادی

استفاده از انرژی باد برای تولید انرژی الکتریکی طی سالهای اخیر از رشد چشمگیری برخوردار بوده است. با افزایش نفوذ توربین‪های بادی در سیستم های الکتریکی ، بررسی رفتار توربین‪های بادی در شرایط مختلف شبکه و تاثیر آنها بر روی عملکرد کل سیستم و تجهیزات الکتریکی اهمیت زیادی پیدا کرده است. کیفیت توان یکی از مباحث مهم سیستم های الکتریکی است. کیفیت توان منبع یعنی اینکه ولتاژ پیوسته و سینوسی با دامنه و فرکانس ثابت به مصرف کننده برسد. توربین‪های بادی متصل به شبکه ممکن است کیفیت توان را تحت تاثیر قرار دهند. کیفیت توان به تاثیرات متقابل شبکه و توربین بادی وابسته است. هدف اصلی این پروژه بررسی اثر توربین‪های بادی متصل به شبکه برکیفیت توان است. در این پروژه ضمن تشریح تاثیرات متقابل توربین‪های بادی و سیستم الکتریکی بر روی هم بیشتر به مشکلاتی احتمالی در اتباط با اتصال مزرعه های بادی بزرگ به شبکه الکتریکی پرداخته شده است. بنابراین در این پروژه به دو سوال زیر که ملاحظات اصلی در اتصال مزرعه های بادی به شبکه های الکتریکی است پاسخ داده شده است. - تاثیر نوسانات باد و در نتیجه آن تاثیر توان نوسانی توربین بادی بر روی ولتاژ شبکه - واکنش توربین بادی به هنگام اتصال کوتاه در شبکه یا به عبارت دیگر پایداری گذرای ولتاژ در هنگام اتصال کوتاه شبکه و تاثیر توربین بادی بر آن. ساختار انواع توربین‪ها هم از نظر الکتریکی و هم از نظر مکانیکی با هم متفاوت هستند. بنابراین برای بررسی تاثیر استفاده از انرژی باد بر روی سیستم الکتریکی باید به طور جداگانه رفتار هر یک از توربین‪ها را در این رابطه مورد ازیابی قرار داد. در توربین‪های بادی بیشتر از ژنراتور های القائی استفاده می شود. به همین علت در این پروژه توربین‪های بادی مجهز به ژنراتور القائی مورد بحث و بررسی قرار گرفته است. بسیاری از مزرعه های بادی موجود از توربین‪های بادی سرعت ثابت استفاده می کنند. توربین‪های بادی سرعت ثابت از دیدگاه کیفیت توان شبکه ضعیف ترین نوع توربین بادی است. در ایران نیز بیشتر از این نوع توربین استفاده شده است. بنابراین در این پروژه بیشترین تمرکز بر روی توربین‪های بادی سرعت ثابت است. در این پروژه مدلسازی توربین‪های بادی مجهز به ژنراتور القائی قفس سنجابی ، ژنراتور القائی با مقاومت متغیر و ژنراتور القائی از دو سو تغذیه ارائه شده است. کارهای که تا به حال در این زمینه انجام شده بیشتر به مدلسازی انواع توربین‪های برای بررسی پایداری بوده است. در این پروژه ضمن شبیه سازی دینامیکی توربین‪ها مدلسازی وشبیه سازی آنها در شرایط دائمی ارائه شده است.استفاده از روش حالت دائمی امکان پیش بینی رفتار توربین‪های بادی را فراهم می‪سازد. تحلیل دقیق رفتار ژنراتور‪ها از دیدگاه کیفیت توان و چرائی و چگونکی تاثیر این نوع توربین‪ها بر عملکرد توربین با جزئیات کامل بیان شده است. در این پروژه ضمن مقایسه توربین‪های بادی مجهز به ژنراتورهای القائی راه حلی برای بهبود مزرعه های بادی مجهز به این توربین‪ها ارائه شده است. در این پروژه نشان داده شده است که توربین‪های بادی سرعت ثابت مجهز به ژنراتور القائی قفس سنجابی توان نوسانی به شبکه تحویل می‪دهند. توان راکتیو غیر قابل کنترل از شبکه دریافت می‪کنند که این باعث نوسان ولتاژ در شبکه می‪شود. با وقوع اتصال کوتاه در شبکه احتمال ناپایداری این نوع توربین‪ها و جدائی آنها از شبکه زیاد است. توربین‪های بادی مجهز به ژنراتور القائی مقاومت متغیر به عنوان یک راه حل برای برطرف کردن برخی از معایب توربین‪های بادی مجهز به ژنراتور القائی قفس سنجابی مطالعه قرار گرفته و نتایج مقایسه شده است. نشان داده شده است که توربین‪های بادی سرعت متغیر مجهز به ژنراتور القائی از دو سو تغذیه از نظر کیفیت توان رفتار بهتری دارد. پیشنهادی که در این پروژه ارائه شده است جایگزین کردن برخی از ژنراتور‪های القائی قفس سنجابی با ژنراتور‪های القائی از دو سو تغذیه با ظرفیت یکسان در یک مزرعه بادی به منظور بهبود کیفیت توان مزرعه است. در این پروژه برای نشان دادن نتایج بررسی های انجام شده از نرم افزار pscad استفاده شده است.