Optimale MPPT- und BES-Steuerung für netzgebundene DFIG-basierte Windenergieumwandlungssysteme

Da die Windenergie zunehmend verfolgt wird, um die konventionelle Stromerzeugung zu ergänzen, verschlechtert sich das stochastische Windverhalten erheblich die Stromqualität (PQ) und die Stabilität des angeschlossenen Stromnetzes. Dieser Artikel befasst sich mit dem umfassenden Entwurf der Steuerung des netzintegrierten doppelt gespeisten Induktionsgenerators (DFIG) Windenergiesystems, das darauf abzielt, die auftretende Windvariabilität und die Komplexität der PQ zu adressieren. Ein Batteriespeichersystem mit bidirektionaler DC-DC-Wandlersteuerung wird an der DC-Schiene des DFIG integriert, das die Spannung der DC-Schiene regelt, um die Schwankungen der Windkraft in bestimmten Netzbetriebseinstellungen zu mildern. Eine höhergradige adaptive Steuerung für den netzinterfaced Wandler berechnet genau die gewünschten Gewichte verschiedener Komponenten, um eine präzise Leistungsbilanz und PQ-Steuerung zu gewährleisten. Darüber hinaus wird ein neuartiger Jaya-Partikelschwarmoptimierungsalgorithmus für das optimale Tuning des maximalen Windleistungsverfolgungspunktes und der PI-Reglerparameter der DC-Schiene übernommen, was die stationären und dynamischen Reaktionen beider Regler erheblich verbessert. Die Rotordrehzahl konvergiert schneller mit präziser Referenzverfolgung, was zu nahezu null stationären Fehlern bei optimierten PI-Reglergewinnen führt. Neben dem verringerten anfänglichen Überschuss und der kurzen Einschwingzeit bei plötzlichen großen Änderungen der Windgeschwindigkeit weist die Spannung an der DC-Schiene auch bei optimalem Tuning während unbalancierter Last und abnormalen Netzspannungsbedingungen eine überlegene Reaktion auf. Die präsentierte Steuerungsstrategie analysiert die Fähigkeit des DFIG-Systems unter variablen Windgeschwindigkeitsänderungen, bestimmten Netzbetriebseinstellungen, Laständerungen und anderen Netzstörungen. Die zufriedenstellende Systemreaktion wird durch experimentelle Ergebnisse unterstützt, die an einem Laborprototype durchgeführt wurden.