با توسعه روزافزون توربینهای بادی، بالا بردن کارآیی آن حیاتی تر شده است. یکی از فاکتورها برای سنجش کارآیی توربین بادی، عملکرد آن در قبال مسائل حالت گذرا است. پدیده هایی که منجر به ایجاد حالات گذرای الکترومغناطیسی بر روی مزرعه بادی می شوند، به دو مقوله صاعقه و کلیدزنی تقسیم بندی شده است، که هر کدام به دو زیر شاخه تقسیم شدهاند: مطالعات درون سیستم و مطالعات درون شبکه ای. در بخش صاعقه، مواردی از جمله میزان تاثیرپذیری مبدل ها از صاعقه، نقش سیستم زمین در اضافه ولتاژها، تاثیر ارتفاع توربین بر اضافه ولتاژها، تاثیر وجود هر یک از برقگیرها بر کاهش اضافه ولتاژها، تاثیر طراحی مزرعه (وجود یا عدم وجود ترانسفورماتورهای افزاینده) بر اضافه ولتاژها، برخورد صاعقه به خط انتقال متصل به مزرعه و تاثیر آن بر توربین ها و برخورد صاعقه به ناسل توربین مورد بحث و بررسی قرار گرفته است.

در بخش کلیدزنی، عوامل اصلی کلیدزنی در دو حوزه بررسی شده است: کلیدزنی بر روی سیستم DFIG و کلیدزنی بر روی شبکه. از جمله عاملهای کلیدزنی بر روی سیستم DFIG می توان به سنکرون کردن توربین ها با شبکه، بی برق کردن توربین ها، وصل بانک های خازنی و بروز خطاهای ناخواسته بر روی مبدلها اشاره کرد. در حوزه کلیدزنی بر روی شبکه تنها به قطع و وصل خطوط اشاره شده است.

برای رسیدن به این اهداف، این پایاننامه در پنج فصل تدوین شده است. در فصل اول مقدمه ای اجمالی بر توربینهای بادی شامل معرفی انواع تقسیم بندیهای توربینها و همچنین معرفی اجزای یک توربین بیان شده است. حالتهای گذرای ممکن در یک DFIG در فصل دوم گنجانده شده است که شامل دو حوزه صاعقه و سوییچینگ می شود. فصل سوم به مدل سازی توربین بادی با ژنراتور DFIG پرداخته است. نتایج شبیه سازی که بوسیله مدل ارائه شده در فصل سوم بدست آمده است، در فصل چهارم گنجانده شده است و در انتها، نتیجه گیری و ارائه پیشنهادات جهت مطالعات آتی در فصل پنجم شرح داده شده است.

فصل اول

مقدمه ای بر توربینهای بادی

1-1- مقدمه

آنچه اکنون به عنوان یکی از بزرگترین مشکلات جهانی، بشر را تهدید می کند، کمبود انرژی و آلودگی هوا بر اثر استفاده از سوخت های فسیلی است. برای رفع این معضل بزرگ، از مدت ها پیش پژوهشگران و دانشمندان، مطالعه و تحقیق برای استفاده از انرژی های تجدیدپذیر و پاک را شروع کرده اند. از گذشته های نه چندان دور، راه حل هایی برای تولید انرژی از منابع طبیعی مورد مطالعه قرار گرفته و عناصری مانند آفتاب، آب، باد و امواج اقیانوس ها مورد توجه قرار گرفته است و دانشمندان می کوشند با استفاده از این عناصر طبیعی، مشکل انرژی را حل کنند که پی آمد آن، کاهش آلودگی هوا و محیط زیست سالم خواهد بود. استفاده از قایق ها و کشتی های بادبانی و آسیاب های بادی و آبی، استفاده وسیع از انرژی آفتاب در مقاصد گرمایش و سوزاندن چوب و امثال آن برای تولید حرارت، تعبیه بادگیر های طبیعی برای سرمایش اماکن مسکونی و بسیاری موارد دیگر از جمله مثال های بارز استفاده انسان از منابع انرژی طبیعی می باشد.

با گذشت زمان و در اثر رشد جوامع و پیچیده تر شدن صنعت و تکنولوژی، نیاز بشر به منابع انرژی شدت یافت و کشف و بهره برداری وسیع منابع فسیلی را ناگزیر نمود. در دنیای امروز، انفجار جمعیت و ارتقاء سطح زندگی و رفاه انسان ها که نیاز به منابع انرژی را بیش از پیش شدت بخشیده است از یک طرف، و آسیب ها و تهدیدات روزافزونی که استفاده بی رویه از انرژی های فسیلی به طبیعت و محیط زیست وارد کرده و می کند از طرف دیگر، ادامه این روند را غیر ممکن ساخته است. لذا، بشر با نگاهی دوباره به خورشید، باد و سایر منابع طبیعی پاک و لایزال، سعی نموده است که وابستگی خود به منابع فسیلی را تا حد امکان کم نماید. یکی از ارزانترین و سهل الوصول ترین آنها انرژی باد است [1]. بررسی میزان استفاده از این انرژی در سالهای اخیر به خوبی گویای اهمیت و جایگاه آن در تامین انرژی در سطح جهان می باشد..

مزایای بهره برداری از انرژی باد

انرژی باد نیز مانند سایر منابع انرژی تجدیدپذیر، از ویژگی ها و مزایای بالایی نسبت به سایر منابع انرژی برخوردار است که اهم این مزایا عبارتند از:

عدم نیاز توربین های بادی به سوخت، که در نتیجه از میزان مصرف سوخت های فسیلی میکاهد.
رایگان بودن انرژی باد
توانایی تامین بخشی از تقاضاهای انرژی برق
کمتر بودن هزینه های جاری و هزینه های سرمایه گذاری انرژی باد در بلند مدت
تنوع بخشیدن به منابع انرژی و ایجاد سیستم پایدار انرژی
قدرت مانور زیاد جهت بهره برداری در هر ظرفیت و اندازه (از چند وات تا چندین مگاوات)
عدم نیاز به زمین زیاد برای نصب
نداشتن آلودگی محیط زیست نسبت به سوخت های فسیلی

1-2- توربین های بادی

یک توربین بادی دستگاهی است که دارای تعدادی پره می باشد که این پره ها، قابلیت دریافت انرژی از باد و تبدیل آن به انرژی مکانیکی را دارا می باشند. این انرژی مکانیکی به یک ماشین الکتریکی منتقل می شود و انرژی الکتریکی تولید می شود.

1-2-1- معرفی اجزای توربین بادی:

یک توربین بادی به طور کلی از قسمت هایی مانند روتور، جعبه دنده، محور سرعت پایین، محور سرعت بالا، ژنراتور، برج نگه داری سیستم روتور، مکانیزم های ترمز و مکانیزم های انحراف توربین، بادنما، باد سنج و بدنه توربین تشکیل شده است. شکل (1-1) شمای کلی اجزای یک توربین بادی را نمایش می دهد.

شکل 1-1- اجزای توربین بادی

در زیر پاره ای از اجزای نشان داده شده در شکل (1-1) شرح داده شده است:

برای دانلود متن کامل پایان نامه اینجا کلیک کنید.