Direct power control using space vector modulation strategy control for wind energy conversion system using three-phase matrix converter

Abstract

Wind energy conversion system is getting a lot of attention since, they are provide several advantages, such as cost competitive, environmentally clean, and safe renewable power source as compared with the fossil fuel and nuclear power generation. A special type of induction generator, called a doubly fed induction generator is used extensively for high-power wind energy conversion system. They are used more and more in wind turbine applications due to the advantages of variable speed operation range and its four quadrants active and reactive power capabilities, high energy efficiency, and the improved power quality. Wind energy conversion systems require a good choice of power electronic converters for the improvement of the quality of the electrical energy produced at the generator terminals. There are several power electronics converters that are the most popular such as the two stage back-back converter. Because of the disadvantage of these converters to produce large harmonics distortions, we will choose using of three-phase matrix converter. Purpose. Work presents a direct power control using space vector modulation for a doubly fed induction generator based wind turbine. The main strategy control is to control the active and reactive powers and reduce the harmonic distortion of stator currents for variable wind speed. The novelty of the work is to use a doubly fed induction machine and a three pulses matrix converter to reduce the low cost, volume and the elimination of the grid side converter controller are very attractive aspects of the proposed topology compared to the conventional methods such as back-to-back converters. Simulation results are carried out on a 1.5 MW of wind energy conversion system connected to the grid. The efficiency of the proposed system has been simulated and high results performances are evaluated to show the validity of the proposed control strategy to decouple and control the active and reactive power for different values of wind speed.Системам перетворення енергії вітру приділяється велика увага, оскільки вони забезпечують низку переваг, таких як конкурентоспроможність за вартістю, екологічно чисте та безпечне відновлюване джерело енергії порівняно з викопним паливом та виробництвом ядерної енергії. Спеціальний тип асинхронного генератора, що називається асинхронним генератором з подвійним живленням, широко використовується в системах перетворення енергії вітру великої потужності. Вони все більше і більше використовуються у вітряних турбінах через переваги діапазону роботи зі змінною швидкістю та його чотириквадрантних можливостей активної та реактивної потужності, високої енергоефективності та покращеної якості електроенергії. Системи перетворення енергії вітру вимагають хорошого вибору силових електронних перетворювачів для покращення якості електроенергії, що виробляється на клемах генератора. Існує кілька перетворювачів силової електроніки, які є найбільш популярними, наприклад двокаскадний зворотно-зворотний перетворювач. Через те, що ці перетворювачі не створюють великих гармонічних спотворень, ми виберемо використання трифазного матричного перетворювача. Мета. У роботі представлено пряме керування потужністю з використанням модуляції просторового вектора для вітрової турбіни на основі асинхронного генератора з подвійним живленням. Основною стратегією управління є управління активною та реактивною потужністю та зниження гармонійних спотворень струмів статора при змінній швидкості вітру. Новизна роботи полягає у використанні асинхронної машини з подвійним живленням і триімпульсного матричного перетворювача для зниження вартості, об'єму та усунення контролера перетворювача з боку мережі, що є дуже привабливими аспектами пропонованої топології у порівнянні зі звичайними методами, такими як зустрічно-зворотні перетворювачі. Результати моделювання отримані на системі перетворення енергії вітру потужністю 1,5 МВт, підключеної до мережі. Ефективність запропонованої системи була змодельована, а високі результати оцінені, щоб показати обґрунтованість запропонованої стратегії управління для поділу та управління активною та реактивною потужністю для різних значень швидкості вітру.