تحلیل رفتار دینامیکی و طراحی کنترل کننده برداری برای یک نیروگاه تلمبه ذخیره ای دور متغیر در مد بهره برداری ژنراتوری و موتوری

چکیده: در نیروگاه های تلمبه ذخیره ای دور متغیر بر خلاف نیروگاه های دور ثابت که ماشین سنکرون به کار گرفته می شود، از یک موتورژنراتور القایی از دو سو تغذیه به همراه یک مبدل پشت به پشت استفاده می شود. در این مقاله در ابتدا مدل ریاضی اجزا مختلف نیروگاه تلمبه ذخیره ای دور متغیر ارائه می شود. بخش های کنترلی، مبدل سمت ماشین و مبدل سمت شبکه، هر یک شامل دو مسیر کنترلی برای محورهای dq می باشند که هر مسیر شامل یک حلقه خارجی و یک حلقه داخلی است، لذا حلقه های داخلی و خارجی استخراج و تابع تبدیل هر یک از آن ها ارائه می شوند. برای تنظیم ضرایب کنترلی، تابع تبدیل حلقه باز و حلقه بسته بخش های کنترلی مختلف از مبدل های سمت ماشین و شبکه و همچنین پمپتوربین استخراج و با رسم دیاگرام روت لوکاس و تنظیم مکان صفر و قطب های سیستم، پایداری آن تضمین می گردد. در نهایت به منظور صحت سنجی طراحی انجام گرفته، یک نیروگاه تلمبه ذخیره ای دور متغیر در محیط matlab/simulink/simpowersystem شبیه سازی و نتایج آن برای آزمون تغییر بار پله ای در دو مد بهره برداری موتوری ژنراتوری ارائه می شود. نتایج شبیه سازی صحت عملکرد سیستم کنترلی طراحی شده را تایید می کند.

Dynamic Behavior Analysis and Vector Controller Design for a Variable Speed Pumped Storage Power Plant in Generator and Motor Operating Mode

In variable speed pumped storage hydropower plant (VSPSHP), unlike fixed speed power plants where synchronous machines are used, they are powered by a doubly fed induction motorgenerator (DFIM) coupled with a backtoback converter. In this paper, first, the mathematical model of different components of VSPSHP is presented. The control sections, the machine side converter (MSC) and the grid side converter (GSC), each contain two control paths for the dq axes, and each path containing an external loop and an internal loop. Therefore, the inner and outer loops is extracted and transfer functions are presented. To adjust the control coefficients, the openloop and closedloop transfer function of different control sections, MSC, GSC, and pumpturbine, are extracted and its stability is guaranteed by drawing the Lucas root diagram and tuning of the zero position and system poles. Finally, in order to validate the design, a VSPSHP is simulated in Matlab/Simulink/SimPowerSystem environment and its results are presented to test the load change in two modes of generator motor operation. The simulation results verify the operation of the designed control system.