این مقاله یک استراتژی کنترل مستقیم توان مبتنی بر مد لغزشی انتگرالی (ISM-DPC) برای ژنراتورهای القایی دو سو تغذیه بدون جاروبک پیشنهاد می کند. دو استراتژی کنترل به طور گسترده برای این نوع ژنراتورها موجود است: کنترل مستقیم توان مبتنی بر هیسترزیس و کنترل برداری. کنترل مستقیم توان از ریپل زیاد توان و اعوجاج جریان ناشی از فرکانس سوئیچینگ متغیر رنج می برد. علاوه بر این، تنظیم ضرایب کنترلر PI به شدت به پارامترهای ماشین و شرایط عملکردی وابسته است و نیاز به یک حلقه قفل فاز (PLL) برای تراز مرجع مختصات دارد که به عنوان محدودیت های این روش ها در نظر گرفته می شود. استراتژی مد لغزشی انتگرالی پیشنهادی مستقیماً توان اکتیو و راکتیو را کنترل می کند در حالی که پاسخ دینامیکی سریع و خطای حالت پایدار صفر را ارائه دهد. این روش در مرجع مختصات سیم پیچ کنترل برای جلوگیری از کاربرد PLL ایجاد شده است. برای اعتبارسنجی اثربخشی روش پیشنهادی ISM-DPC بر روی یک ژنراتور القایی دو سو تغذیه بدون جاروبک در مقیاس بزرگ (BDFIG) شبیه سازی و با روش های کنترل برداری و کنترل مستقیم توان مقایسه شده است.

در این مقاله تأثیر مدار رتور بر روی مشخصه های ماشین القایی دو سو-تغذیه بدون جاروبک (BDFIM) بررسی شده است. به این منظور یک مدل دینامیکی برای BDFIM با رتور حلقه-آشیانه ای (nested-loop) تهیه شده است. مدل مذکور بر پایه مدارهای تزویج شده سیم پیچی های استاتور و حلقه های رتور می باشد. با استفاده از روش تابع سیم پیچ، اندوکتانس های خودی و متقابل مدارهای تزویج شده به صورت توابعی از موقعیت رتور و پارامترهای ماشین به دست آمده اند. از این مدل به عنوان یک ابزار سریع جهت پیش-بینی عملکرد دینامیکی ماشین BDFIM استفاده شده است. تائید مدل به وسیله تحلیل جزای محدود ( FEA2) انجام شده است. با استفاده از مدل دینامیکی تهیه شده، برخی مشخصه های ماشین BDFIM مانند تلفات اهمی در شرایط بی باری و بارداری و تزویج مغناطیسی بین سیم پیچی های قدرت و کنترل برای دو ساختار مختلف رتور این ماشین (آشیانه با حلقه های سری و موازی) مورد مطالعه قرار گرفته است. همچنین با استفاده از مدل به دست آمده تأثیر تعداد و دهانه حلقه های رتور بر روی مشخصه های BDFIM مطالعه شده است.

ژنراتور القایی دو سو تغذیه (DFIG) یکی از مهم ترین ژنراتورهایی است که در ساختار توربین های بادی مورد استفاده قرار می گیرد. در سالیان اخیر، تعداد DFIG هایی که در ساختار توربین های بادی استفاده شده، افزایش چشم گیری نسبت به دیگر ژنراتورها داشته است. از آن جا که مقالات محدودی در زمینه طراحی DFIG ها ارائه شده و روند طراحی و فرمول های مورد نیاز به صورت 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 کمیت های طراحی این ژنراتور ارائه شده و مدل تحلیلی-محاسباتی این طراحی به دست آمده است. همچنین الگوریتمی جدید که بر مبنای تکرار می باشد جهت حصول نتایج دقیق تر در طراحی انجام شده، ارائه شده است. سپس برای تأیید و صحت طراحی انجام شده از نرم افزار Ansys Maxwell که بر پایه آنالیز اجزای محدود می باشد 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 انجام شده را نشان می دهد.

ژنراتور القایی دوتحریکه بدون جاروبک یکی از عناصر مهم خانواده ژنراتورهای جریان متناوب با تغذیه دوگانه است که در سال های اخیر به مرزهای تجاری سازی نزدیک شده است. این ژنراتور، برخی از خصوصیات بارز ژنراتور القایی قفس سنجابی و ژنراتور سنکرون معمولی را به طور همزمان داراست و در عین حال، به یک مبدل با ظرفیتی کمتر از ظرفیت نامی ژنراتور نیاز دارد. یکی از چالش های مهم در مسیر تکامل این ژنراتور، مسئله کنترل آن و ضرورت حضور یک کنترل کننده مناسب و کارا برای پایدارسازی ژنراتور در محدوده سرعت کاری و نیز تامین سایر الزامات عملکرد دینامیکی و حالت ماندگار است. لذا، در این مقاله یک طرح کنترل برداری جامع مبتنی بر روش های کنترل غیرخطی ارائه می شود. بر این اساس وظیفه کنترل سرعت ژنراتور بر عهده کنترل مدل مرجع قرار می گیرد. همچنین برای کنترل همزمان توان راکتیو و گشتاور از روش کنترلی مبتنی بر ترکیب حالت لغزشی و متناسب-انتگرال گیر (PI) استفاده می شود. نتایج شبیه سازی نشان می دهد که با استفاده از ساختار کنترلی مزبور، پاسخ دینامیکی سیستم در شرایط مختلف مانند تغییر توان مکانیکی ورودی و سرعت مرجع بسیار مناسب تر از زمانی است که از کنترل کننده خطی استفاده می شود.

با توجه به نوسانات سرعت باد در سیستم های تبدیل انرژی باد، به علت مشکلات ناشی از ژنراتورهای بادی سرعت ثابت، ژنراتور های بادی سرعت متغیر بر آن ها ترجیح داده می شوند. یکی از ژنراتور های سرعت متغیر، ژنراتور القایی با سیم پیچ استاتور دوگانه می باشد. این نوع ژنراتور در مقایسه با ژنراتور های القایی دو سو تغذیه که متداول ترین نوع ژنراتور سرعت متغیر در بین توربین های بادی محسوب می گردد، به علت حذف جاروبک ها و حلقه های لغزان، دارای ساختمان مقاوم تر و هزینه تعمیر و نگهداری کمتر می باشد، همچنین به علت ساختار روتور قفس سنجابی نسبت به ژنراتورهای القایی دو سو تغذیه بدون جاروبک با ساختار روتور آشیانه ای دارای ساختمان ساده تر می باشند. در این مقاله سیستم تبدیل انرژی باد سرعت متغیر با بکارگیری ژنراتور القایی با سیم پیچ استاتور دوگانه برای تغذیه بار جریان متناوب مستقل از شبکه معرفی می گردد. سپس با بکارگیری مبدل های الکترونیک قدرت یک ساختار مناسب پیشنهاد می گردد. به منظور تنظیم توان و تثبیت ولتاژ با دامنه و فرکانس مطلوب برای بار مستقل از شبکه تحت شرایط تغییرات بار و سرعت باد با درنظر گرفتن روش های کنترلی مناسب حلقه های کنترلی برای مبدل های الکترونیک قدرت طراحی می گردد. جهت اعتبار سنجی سیستم تحت مطالعه و روش کنترلی موردنظر، نتایج شبیه سازی در محیط SIMULINK نرم افزار MATLAB ارایه می گردد.