طراحی ي کىترل ژورات ر مغىاطیس دائم شار مح ر بدين ست ج ت استحصال بیشتریه ت ان از ت ربیه بادی سرعت متغیر

Transcript

1 I S I C E مجل کىترل خلس قواض تاتؿتاى 96 طراحی ي کىترل ژورات ر مغىاطیس دائم شار مح ر بدين ست ج ت استحصال بیشتریه ت ان از ت ربیه بادی سرعت متغیر فلي زليك ؾيس ه اظ اتطا يوي حويس خ ازی گط ه سؾي تطق احس قثؿتط زا كگا آظاز اؾالهي قثؿتط ايطاى a_daghigh@iaushab.ac.ir زا كىس ه سؾي تطق پطزيؽ ف ي ه سؾي ق يس فثاؾپ ض- زا كگا ق يس ت كتي ت طاى ايطاى h_javadi@sbu.ac.ir زاضز. چکید : زض ايي همال عطاحي و تطل غ طات ض ؾ ىط ى آ طتای زائن قاض هح ض تس ى ؿت خ ت واضتطز ت ضتيي تازی ؾطفت هتغيط اضائ قس اؾت. تاثيط تغييطات پاضاهتط ای انلي عطاحي تط عي ه از فقال ههطفي هكره ای فولىطزی غ طات ض تا اؾتفاز اظ ض آ اليع حؿاؾيت ه ضز تطضؾي لطاض گطفت همازيط ه اؾة پاضاهتط ای عطاحي ا تراب قس ا س. غ طات ض عطاحي قس تا اؾتفاز اظ طم افعاض اخعاء هحس ز ؾ تقسی هسل ؾاظی قس نحت عطاحي آى ه ضز اضظياتي لطاض گطفت اؾت. اؾتطاتػی و تطلي زض خ ت اؾتحهال تيكتطيي ت اى اظ ت ضتيي تازی ؾطفت هتغيط اؾت و تا هحاؾث همساض گكتا ض ت ي ت اظای ؾطفت ای هرتلف تاز ن ضت هيگيطز. ت ه ؾ ض هسلؾاظی ط چ زليكتط ؾيؿتن اتهال هؿتمين هسل غ طات ض زض ح ظ FEM ت ؾيؿتن و تطلي ه ضز اؾتفاز زض طم افعاض Matlab اظ طم افعاض اؾظ Simplorer اؾتفاز قس اؾت. اؾتفاز اظ ايي طم افعاض هسل القي غ طات ض زض ح ظ FEM تايح زليكتط ه اؾةتطی ضا تيد هيز س. تايح حانل كاى هيز س و ؾيؿتن و تطلي ه ضز اؾتفاز لاتليت ضزياتي ؾطي مغ واض غ طات ض زض خ ت ت ليس هاوعيون ت اى ضا کلمات کلیدی: غ طات ض آ طتای زائن قاض هح ض ت ضتيي تازی تس ى ؿت ضزياتي حساوثط ت اى ض اخعاء هحس ز. Design and control of a coreless axial flux permanent magnet synchronous generator to extract the maximum power from the variable speed wind turbine Ali Daghigh, Mahnaz Ebrahimi, Hamid. Javadi Abstract: This paper presents design and control of a coreless axial flux permanent magnet synchronous generator for variable speed wind turbine application. The effect of design main parameters variation on the active material cost of the generator and its performance characteristics are investigated using sensitivity analysis, and the proper values of design parameters are chosen. The generator is modeled with -D Finite Element Method (FEM) and the validity of the design is evaluated. In the control method, the optimum torque values for different wind speeds are calculated to extract the maximum power from the variable speed wind turbine. In order to accurate modeling of the system and direct connection of the generator model in FEM to control system in Matlab-Simulink, the simplorer software is used. Using this software and the real model of the generator in FEM, are lead to more accurate results. The results show that the control system tracks the generator maximum power point with good dynamic response. Keywords: Axial Flux Permanent Magnet Synchronous Generator, wind turbine, coreless, Maximum power point tracking, Finite Element Method. هدل و تطل ا دوي ه سؾاى و تطل اتعاض زليك ايطاى- زا كگا ن قتي ذ اخ هيطالسيي ع ؾي يؿ س ف س زاض هىاتثات: فلي زليك

2 5 - مقدم زض ؾال ای اذيط اؾتفاز اظ ت ضتيي ای تازی ؾايع و چه زض ماط ز ض اظ قثى ه ضز ت خ ذاني لطاض گطفت اؾت. ايي ت ضتيي ا اظ ؾط ؾايع ت اى ت ليسی ؾطفت چطذف تا ت ضتيي ای ؾايع تعضي هتفا ت ؿت س. اؾتفاز اظ ؾيؿتن ای تا و پل هؿتمين ت ضتيي غ طات ض [] فولىطز ؾيؿتن زض ؾطفت ای پاييي تاز ضا ت ث ز زاز زض ول تافث افعايف تاظز لاتليت اعوي اى ؾيؿتن قس اؾت. اظ ؾط عطاحي تايس غ طات ض ه ضز اؾتفاز زض ت ضتيي ؾطفت پاييي زاضای تقساز لغة ای تيكتطی ت ز ووتطيي هيعاى گكتا ض ز سا ضا زاقت تاقس تا فولىطز ه اؾة ت ضتيي زض ؾطفت ای پاييي ضا ه يا ؾاظز []. غ طات ض ای ؾ ىط ى آ طتای زائن قاض هح ض Axial Flux Permanent ( AFPM )Magnet تا ت خ ت زاضا ت زى حدن ون ؿثت تاالی ت اى ت ظى ا تراب ه اؾثي خ ت فولىطز زض ؾطفت پاييي واضتطز ت ضتيي ای تازی هيتاق س []. تا ت خ ت اي ى زض غ طات ض ای تازی تا زض ؾط گطفتي هحل ت ط تطزاضی ؾطفت تاز احتوال گطز غ طات ض زض ؾطفت ای پاييي ظياز اؾت لصا ا تراب ؾاذتاض تس ى ؿت اظ خ ت حصف گكتا ض ز سا وا ف ؾطفت قط ؿ ت واض غ طات ض ه اؾة اؾت [4]. زض ت ضتيي ای تازی ؾطفت هتغيط تا و پل هؿتمين ت فلت تغييطات ؾطفت تاز فطوا ؽ زاه لتاغ ذط خي غ طات ض زض حال تغييط ت ز اگعيط ت اؾتفاز اظ هثسل ای الىتط يه لسضت ؿتين [5]. تا اؾتفاز اظ ؾيؿتن ای و تطلي ه اؾة اؾتحهال حساوثط ت اى اظ تاز زض ؾطفت ای هرتلف آى اهىاى پصيط اؾت. خ ت وؿة حساوثط ت اى اظ تاز ت واضگيطی ؾيؿتن ضزياتي مغ حساوثط ت اى )MPPT( ضط ضی هيتاقس. زض ايي ض ؾطفت ض ت ض تا و تطل هثسل ای ت واض گطفت قس زض ؾوت غ طات ض هغاتك تا تغييطات ؾطفت تاز ت گ ای تغييط زاز هيق ز و تيكتطيي هيعاى ت اى اظ ؾيؿتن ت ضتيي تازی زضيافت گطزز [6]. اهط ظ هغالقات ظيازی زض ذه ل عطاحي ه اؾة غ طات ض ت ط گيطی اظ ؾيؿتن ای و تطلي ت ث ز يافت زض واضتطز ت ضتيي تازی ن ضت گطفت اؾت. عطاحي ؾاذت يه غ طات ض هغ اعيؽ زائن قاض هح ضی تا ؿت ايي خ ت اؾتفاز زض ت ضتيي تازی آتي زض [4] ه ضز ت خ لطاض گطفت اؾت. زض [] هسل غ طات ض AFPM تا و پل هؿتمين ت ت ضتيي تازی اضائ قس اؾت. ؾاذتاض ت واض گطفت قس ت ح ی اؾت و لاتليت واضتطز زض ز ؿ ت ضتيي تازی تا هح ض افمي فو زی ضا زاضز. اؾتفاز اظ اؾتات ض تس ى ؿت زض ايي ؾاذتاض تافث حصف يط ای هح ضی اضز تيي ض ت ض اؾتات ض تلفات ؿت قس اؾت. تطضؾي آ اليع تاثيط ؾاذتاض هاقيي AFPM ظى لؿوت ای غيط فقال هاقيي زض ض س عطاحي لؿوت ای فقال زض هطخ [7] اضائ قس اؾت. تطضؾي ای ا دام قس زض ايي همال كاى هيز س و تيف اظ 60 زضنس ظى ول هاقيي AFPM قاهل ظى لؿوت ای غيط فقال هاقيي اؾت. زض تيكتط تحميمات ن ضت گطفت سف انلي تغييط ؾاذتاض پاضاهتط ای عطاحي هاقيي زض خ ت يل ت قطايظ فولىطزی زلر ا اؾت. زض تؿياضی اظ هغالقات هطتثظ تا هاقيي ای AFPM همساض ت اى ذط خي تاظز يا ؿثت گكتا ض ذط خي ت ظى هاقيي ه ضز ت خ لطاض گطفت اؾت [0-8]. اهط ظ تحث عي ه از ههطفي هاقيي ت ف اى يه سف انلي زض عطاحي تيكتط ه ضز ت خ لطاض هيگيطز. زض [] يه عطاحي ت ي اظ هاقيي AFPM ؿت زاض زض خ ت وا ف عي ه از ههطفي اضائ قس اؾت. آ اليع همسهاتي اظ تغييطات پاضاهتط ای انلي عطاحي چگ گي تاثيط آ ا تط هكره ای غ طات ض عي آى زض [] آ ضز قس اؾت. زض تحميمات ن ضت گطفت تحث وا ف عي زض هاقيي ای AFPM تس ى ؿت ووتط ه ضز ت خ لطاض گطفت اؾت. اگطچ عي ايي هاقيي ا تيكتط اظ هكات ؿت زاض آى اؾت ليىي زض تطذي اظ واضتطز ا ت زليل پاضاهتط ايي وچ ى ظى ضيپل گكتا ض ون ا تراب ه اؾثي ؿت س []. ض ای و تطلي هرتلفي خ ت اؾتحهال هاوعيون ت اى اظ ت ضتيي تازی ؾطفت هتغيط زض هطاخ اضائ قس اؾت [4] و اظ خول آ ا هيت اى ت ض و تطل ؿثت ؾطفت ن (TSR( و تطل ؾيگ ال ت اى تاظگكتي (PSF) ض خؿتد ی تپ نق ز (HCS) اقاض وطز. زض [5] ؾ ض هرتلف تطای ضزياتي حساوثط ت اى ت ضتيي تازی تطای غ طات ض ون ت اى ؾطفت هتغيط ه ضز اضظياتي لطاض گطفت تا ن همايؿ قس ا س. يه ؾيؿتن ضزياتي حساوثط ت اى ت ضتيي تازی هتكىل اظ يه هسل dc/dc ؿ تان يه هيىط و تط لط زض [6] اضائ قس اؾت. اظ خول هعايای ض اضائ قس فسم ياظ ت هكره ت اى ت ي ؾيؿتن تازی يا ا ساظ گيطی ؾطفت تاز هيتاقس. زض [6] يه ض و تطلي گكتا ض هؿتمين خ ت اؾتحهال حساوثط ت اى اظ غ طات ض IPM اضائ قس تايح قثي ؾاظی تط هث ای هقازالت زي اهيىي هاقيي آ ضز قس اؾت. زض [7] يه ؾيؿتن تثسيل ا طغی تازی هتكىل اظ غ طات ض ؾ ىط ى هغ اعيؽ زائن قاض هح ضی ت ن ضت زي اهيىي هسل قس همازيط پاضاهتط ای ه ضز ياظ ت ه ؾ ض هسلؿاظی زي اهيىي اظ عطيك هسلؿاظی ؾ تقسی هاقيي زض طم افعاض الواى هحس ز هحاؾث قس اؾت. زض هغالقات پيكيي ن ضت گطفت زض ذه ل غ طات ض تس ى ؿت AFPM عطاحي و تطل غ طات ض ت ع ض هدعا ه ضز تحث تطضؾي لطاض گطفت ا س. اوثط ؾيؿتن ای و تطلي عطاحي قس تط هث ای هقازالت زي اهيىي هاقيي ت ز تايح قثي ؾاظی ا زض هحيظ Matlab-Simulink اضائ قس اؾت. زض ايي تحميك خ ت هسلؾاظی ط چ زليكتط ؾيؿتن اتهال هؿتمين هسل غ طات ض زض ح ظ FEM ت ؾيؿتن و تطلي ه ضز اؾتفاز زض طم افعاض Matlab اظ طم افعاض اؾظ Simplorer اؾتفاز قس اؾت. ت فثاضت زيگط ت خای هسلؾاظی غ طات ض زض Matlab-Simulink و تط هث ای هقازالت حالت اؾت اظ هسل القي آى زض ح ظ FEM اؾتفاز قس اؾت. زض ويي ضاؾتا اتتسا تا سف وا ف عي ه از ههطفي غ طات ض تا زض ؾط گطفتي هكرهات فولىطزی آى عطاحي ه اؾثي اظ غ طات ض تس ى ؿت AFPM تط هث ای ض اتظ تحليلي تا اؾتفاز هدل و تطل خلس قواض تاتؿتاى 96

3 Cp TSR ؿثت ت β λ X: 8.05 Y: 8 قىل : ه ح ي تغييطات C p pitch angle=0 pitch angle=5 pitch angle= pitch angle=5 - طراحی ژورات ر AFPM اظ تايح آ اليع حؿاؾيت پاضاهتط ای انلي غ طات ض ن ضت گطفت اؾت. نحت عطاحي تحليلي ن ضت گطفت تا اؾتفاز اظ هسل ؾاظی تقسی غ طات ض زض طم افعاض Maxwell-D اضظياتي قس ؾپؽ هسل و تطلي MPPT زض خ ت اؾتحهال هاوعيون ت اى اظ ت ضتيي ؾطفت هتغيط زض ح ظ ظهاى اضائ قس تا اؾتفاز اظ طمافعاض اؾظ Simplorer فولىطز ؾيؿتن و تطلي غ طات ض ت ن ضت يىدا قثي ؾاظی قس اؾت. - مدل ت ربیه بادی ت ضتيي ای تازی فول تثسيل ا طغی تاز ت ت اى هىا يىي ضا ا دام هيز س هيعاى ت اى ذط خي اظ قفت يه ت ضتيي تازی تا )( تياى هيگطزز. P ρc ( λ, β) Av )( m p w ت ع ضی و P m ت ضتيي ρ چگالي ا A ت اى ذط خي هىا يىي اظ ت ضتيي ضطية ت اى C p ؾغح خاض ب ت ضتيي v w ؾطفت تاز λ ؿثت ؾطفت ن ت ضتيي )TSR( β ظا ي گام ت ضتيي هيتاق س. ضاتغ C p تطحؿة هكرهات ت ضتيي زض )( )( تياى قس اؾت [8]. c5 c λi C ( λ, β) c ( c β c ) e c λ p 4 6 λ i 0.05 λ λ 0.08β β i )( )( همازيط ضطاية c الي c6 فثاضت س اظ: 76=c =c 6=c 5=c =c6. =c5 تا ت خ ت هكرهات ت ضتيي هس ؾط لطاض گطفت قس و زض خس ل اضائ قس اؾت. هاوعيون همساض ضطية ت اى تطاتط تا pmax=8 C اؾت و ت اظای همازيط 0;β 8;λ ت زؾت ذ ا س آهس. زض ال هيعاى تاظز ي تثسيل ت اى زض ت ضتيي ت ؿثت ؾطفت ن اتؿت اؾت. ؿثت ؾطفت ن )TSR( عثك )4( هحاؾث هيگطزز. ω R v m b λ ) 4( w زض )4( b R ع ل پط ت ضتيي ω m ؾطفت ظا ي ای قفت هيتاقس. ت ضتيي تازی زض ن ضتي هيت ا س تيكتطيي ت اى هىا يىي ضا ت ليس و س و همساض ضطية ت اى زض هاوعيون همساض ذ ز لطاض زاقت تاقس. ت اتطايي الظم اؾت و ؾطفت ض ت ض ت گ ای ت ؾين ق ز و ؿثت ؾطفت ن λ زض همساض ت ي ذ ز λ opt لطاض زاقت تاقس. زض قىل ه ح ي تغييط حؿة λ زض همازيط ظا ي گام )β( هرتلف كاى زاز قس اؾت. پاضاهتط ا چگالي ا خس ل : پاضاهتط ای ت ضتيي زض ؾيؿتن تازی ه ضز ؾط ؾغح خاض ب پط ای ت ضتيي ضطية ت اى ت يp_opt C ؿثت ؾطفت ن ت ي λ opt ؾطفت تاز اهي همساض C p /0 احس Kg/m m m/s 4/ 0/48 8 8/ تط زض ايي همال ؾاذتاض غ طات ض ه ضز هغالق ت ن ضت غ طات ض ؾ ىط ى هغ اعيؽ زائن قاض هح ض ز عطف تا ز ض ت ض يه اؾتات ض تس ى ؿت هيا ي زض ؾط گطفت قس اؾت. اؾتات ض زاضای ؾينپيچي ؾ فاظ ؾينپيچي هتوطوع ز الي ت ز زض زض ى يه هاز غيط فط هغ اعيؿي خای زاز قس اؾت. ه از هغ اعيؽ زائن ه ضز اؾتفاز تط ض ی ض ت ض اظ خ ؽ NdFeB هيتاقس. زض ايي هاقيي ت زليل ؾاذتاض غيط هغ اعيؿي اؾتات ض ع ل فانل ايي ه ثط ظياز ت ز ه از هغ اعيؽ زائن ض ی زيؿه ای ض ت ض لطاض زاز هيق س. قىل وای تاظ قس ای اظ غ طات ض ضا كاى هيز س. قىل : وای تاظ قس ای اظ غ طات ض AFPM تس ى ؿت -- هقازالت عطاحي غ طات ض تا زض ؾط گطفتي همازيط ا لي ه اؾة تطای ؿثت لغط زاذلي ت لغط ذاضخي) d k( ضطية پ ای ؿثي آ يضتا )i α( هاوعيون چگالي قاض زض فانل ايي mg( B( هاوعيون همساض تاضگصاضی الىتطيىي) m A( تاظز غ طات ض )η( همساض ت اى ذط خي غ طات ض out( P( لغط ذاضخي آى out( D( اظ عطيك )5( ت ن هطتثظ هيق س [9]. P = α k n D B A ( k ) ( k ) ηcos( ) out i w s out g e d d )5( و زض آى k w ضطية ؾينپيچي هطت ط ت اضه يه انلي ؾطفت n s گطز تطحؿة ضازياى تط ثا ي cos(φ) ضطية ت اى هاقيي اؾت. همساض هدل و تطل خلس قواض تاتؿتاى 96

4 7 يط ی هحطو الىتطيىي المايي زض ؾينپيچ اؾتات ض ت ؾيل تحطيه ض ت ض تا اؾتفاز اظ )6( ت زؾت هيآيس. E = k n N B D ( k ) )6( f w s mg out d 4 ؾينپيچي اؾتات ض ه ضز اؾتفاز تمطيثا ش ظ م ای قىل ت ز تقساز آى زض ت تطيي حالت تطاتط تا /4 تقساز لغة ای هاقيي اؾت [4]. تقساز ز ض زض ط فاظ ) N( ؾغح همغ ط و يل )w s( تا اؾتفاز اظ )7( )8( لاتل هحاؾث ؿت س. كتي فانل ايي اؾت. زض قىل R pm,i R r,i R g,i ت تطتية ضل وتا ؽ فانل ايي ضل وتا ؽ آ ي پكتي ض ت ض ضل وتا ؽ آ طتا ؿت س. R mm,i R mr,i هيتاق س. يع ضل وتا ؽ ای كتي آ طتا ت ض ت ض آ طتا ت آ طتا N = a D A ( ) w out m )7( 4 mi a mn I K Q a J s = w a )8( f c w a زض ض اتظ تاال I a خطياى فاظ J a چگالي خطياى a w تقساز ازی ای ه اظی K f ضطية پطقسگي اؾت. حال هيت اى فطو والف ع ل هح ضی والف )ع ل هح ضی اؾتات ض( ضا تا اؾتفاز اظ ؾغح همغ آى ت زؾت آ ضز. زض اؾتات ض ای تس ى ؿت خ ت وا ف ضراهت ؿت اؾتات ض ع ل فانل ايي هؤثط تيي ز ض ت ض تا حس اهىاى فوك ؾينپيچي ضا ووتط فطو آى ضا ظيازتط ا تراب هيو س. هحس ز قسى فضای الظم خ ت لطاضگيطی اتهاالت ا ت ايي هاقيي زض ققاؿ زاذلي ه نتطيي فاهل هحس زو س افعايف فطو ؾينپيچي ت قواض هيآيس. خ ت ايداز هما هت هىا يىي ه اؾة زض هحاؾث همساض ضراهت ؾينپيچي زض ققاؿ زاذلي هاقيي ضطيثي تحت ف اى ضطية فضا )s k( [] زض ؾط گطفت قس اؾت. حسالل همساض ع ل هح ضی ؾينپيچي زض حالت هتوطوع ز الي زض ققاؿ زاذلي ت ن ضت )9( لاتل هحاؾث اؾت. s Q w c L= s k D s in )9( هكرهات اتقازی آ طتا ا يع تا ت خ ت ع ل فانل ايي هؤثط تيي ز آ طتا زض ض ت ض ای ض تط هكرهات هغ اعيؿي آى ا ت ن ضت )0( لاتل زؾتياتي اؾت [0]. μ B ( L g) r mg s L = pm Bmg (5B ) r K pm )0( و زض آى L pm ع ل هح ضی آ طتا L s ع ل هح ضی اؾتات ض g ع ل فانل ايي تيي اؾتات ض آ طتا μ r گصضز ي ؿثي آ طتا B r چگالي قاض پؿوا س K pm ؿثت قاض فانل ايي ت قاض ذط خي اظ آ طتا )ضطية كتي قاض( اؾت. همساض ضطية قاض كتي تا اؾتفاز اظ هحاؾث پاضاهتط ای هساض هقازل هغ اعيؿي آى لاتل هحاؾث اؾت. قىل هساض هقازل هغ اعيؿي هاقيي ه ضز ؾط ضا تطای يه ظ ج لغة كاى هيز س. زض هاقيي ای تس ى ؿت تط ذالف هاقيي ای ؿت زاض [] ت زليل ؾاذتاض تس ى قياض اؾتات ض ع ل فانل ايي ه ثط ظياز ه لف قاض كتي اظ عطيك ز سا ا خ ز ساقت قاض كتي آ طتا ا فمظ قاهل قاض قىل : هساض هقازل هغ اعيؿي غ طات ض تطای هف ظ ج لغة وا غ ض و گفت قس تا ت خ ت ؾاذتاض تس ى ؿت اؾتات ض تغييطات ون چگالي قاض زض هحل ض ت ض اظ همساض تلفات ؿت نطف ؾط قس اؾت. زض هماتل تا ت خ ت لطاض زاقتي ؾينپيچي ا زض هقطو هؿتمين هيساى هغ اعيؿي فانل ايي همساض تلفات گطزاتي ؾينپيچي لاتلت خ اؾت. همازيط تلفات هؿي اؾتات ض cu( ) ΔP تلفات گطزاتي ؾينپيچي )e )ΔP زض قطايغي و ح ذ ه واضی غ طات ض ت ن ضت ت ي عثيقي زض ؾط گطفت قس عثك )( )( تسؾت هيآيس [9]. 4 P =m I R )( cu a ac B mx Bmz d P = e f d mcon )( زض ض اتظ تاال R ac همساض هما هت ط فاظ m تقساز فاظ ای اؾتات ض d لغط ازی ρ ضطية هكره چگالي ازی تس ى اتهاالت ا ت ايي فايك m con ظى ازی ای اؾتات ض f فطوا ؽ خطياى اؾتات ض B mz B mx ت تطتية هؤلف ای هواؾي هح ضی هاوعيون چگالي قاض هغ اعيؿي η d ضطية پطاو سگي اؾت. هما هت ؾينپيچي اؾتات ض ت اظای ط فاظ يع تا اؾتفاز اظ )( هحاؾث هيق ز. K N L R R = ac a a s p w av a )( زض هقازل ف ق L av ع ل هت ؾظ يه ز ض K R ضطية اثط پ ؾتي a p تقساز هؿيط ای ه اظی خطياى σ سايت الىتطيىي ازی آضهيچط زض يه زهای هقيي s a ؾغح همغ ازی هيتاقس. تطای هاقيي ای و چه تا ازی ای گطز فطوا ؽ تغصي 50 تا 60 طتع هي اى تا تمطية ه اؾة لاتل لث لي همساض آى ضا تطاتط زض ؾط گطفت. تلفات هىا يىي زض ز ترف ولي تلفات تازذ ضی تلفات انغىان ياتالاى ا زض ؾط هدل و تطل خلس قواض تاتؿتاى 96

5 Total Cost (pu) Total cost (pu) Efficiency (%) 8 گطفت قس عثك ض اتظ اضائ قس زض [9] هحاؾث قس اؾت. پؽ اظ هحاؾث پاضاهتط ای هاقيي هيت اى ظى ه از فقال ههطفي Cآى ا tot ضا ت تطتية اظ )4( )5( ت زؾت آ ضز. m tot عي tot m =m m m )4( tot cu cu cu Fe Fe Fe PM C =C m C m C m )5( زض هقازالت تاال C PM m PM ت تطتية كاىز س PM PM C Fe m Fe C cu m cu ظى عي هؽ آ ي آ طتا ؿت س. قاياى شوط اؾت و همساض ظى ط هاز تا هحاؾث حدن همساض چگالي آى لاتل هحاؾث اؾت. -- آ اليع حؿاؾيت پاضاهتط ای انلي عطاحي زض ايي ترف خ ت ا تراب همازيط ه اؾة پاضاهتط ای غ طات ض AFPM تس ى ؿت زض خ ت وا ف عي ه از فقال ههطفي تطآ ضز ؾاظی هكرهات فولىطزيؽ ه ضز ؾط يه تط اه واهپي تطی تط اؾاؼ ض اتظ تحليلي اؾترطاج قس تأثيط تغييط پاضاهتط ای انلي هاقيي تط ض ی هقياض ای هس ؾط عطاحي ه ضز هغالق لطاض گطفت اؾت. --- تقساز لغة ؿثت لغط زاذلي ت ذاضخي ا تراب تقساز لغة ای غ طات ض زض واضتطز ت ضتيي تازی ت ؾطفت گطز ت ضتيي ض ح فطوا ؿي لاتللث ل تؿتگي زاضز. زض ت ضتيي تازی تا اتهال هؿتمين ت غ طات ض تقساز لغة ای تاال تطخيح زاز هيق ز. تا افعايف تقساز لغة زض هاقيي ای قاض هح ض تره ل زض ض ح پاييي ت اى هحس زيت فولي خایگيطی لغة ا زض ؾغح ض ت ض هغطح هيق ز. زض قىل 4 )الف( تغييطات تاظز هاقيي ت اظای تغييطات تقساز لغة ؿثت لغط زاذلي ت لغط ذاضخي آ ضز قس اؾت. واىع ض و اظ قىل 4 هكرم اؾت تا افعايف تقساز لغة ا همساض تاظز ت ؾثة وا ف تلفات هؿي افعايف هيياتس. تطای تقساز لغة ون همازيط ون ؿثت لغط تطای تقساز لغة ظياز همازيط ؿثت لغط زض تاظ 0/55 تا 0/65 تيكتطيي همازيط تاظز تا ض ح تغييطات ون ضا ت وطا زاضز. زض قىل 4 )ب( تغييطات عي ه از ههطفي هاقيي ت اظای تغييطات تقساز لغة ؿثت لغط غ طات ض اضائ قس اؾت. افعايف ؿثت لغط تأثيط ظيازی زض وا ف عي ه از فقال آى زاضز. تا افعايف همساض λ لغط ذاضخي هاقيي حدن ولي آى افعايف هيياتس. اظ عطفي همساض D out-d in وا ف يافت زض تيد همساض آ طتای ههطفي ون هيق ز. تا ت خ ت ليوت تاالی آ طتا زض ؾال ای اذيط آ طتا مف انلي ضا زض تقييي ليوت توام قس غ طات ض زاضز. --- تاضگصاضی الىتطيىي هغ اعيؿي يػ زض حالت ولي زض تحث عطاحي هاقيي الىتطيىي خ ت وا ف حدن عي هاقيي همازيط تاضگصاضی الىتطيىي هغ اعيؿي زض تيكتطيي همازيط هوىي ا تراب هيگطز س []. ليىي زض ه ضز غ طات ض قاض هح ض تس ى ؿت افعايف همساض تاضگصاضی الىتطيىي هغ اعيؿي ت ؾثة افعايف حدن آ طتا ه ضز ياظ تافث افعايف عي توام قس غ طات ض هيق س. زض قىل 5 تغييطات عي ه از ههطفي غ طات ض ت اظای تغييطات تاضگصاضی الىتطيىي زض همازيط ثاتت تقساز لغة ؿثت لغط اضائ قس اؾت. افعايف همساض تاضگصاضی الىتطيىي تافث افعايف ع ل هح ضی اؾتات ض ع ل فانل ايي ه ثط قس تا ت خ ت افعايف همساض قاض كتي آ طتا ا زض ايي حالت ؾثة افعايف همساض آ طتای الظم خ ت تاهيي چگالي قاض ه ضز ؾط زض فانل ايي ذ ا س قس. ا تراب همساض ه اؾة تاضگصاضی الىتطيىي زض خ ت وا ف عي زؾتياتي ت همساض تاظز ه ضز لث ل ا ويت فطا ا ي زاضز Din/Dout pole pairs 0 )الف( تاظز 0. Din/Dout pole pairs )ب( عي ه از ههطفي قىل 4: تغييطات تاظز عي ه از ههطفي غ طات ض ت اظای تغييطات تقساز لغة ؿثت لغط Electrical Loading (A/m) x 0 4 قىل 5: تغييطات عي ه از فقال ههطفي الىتطيىي غ طات ض ت اظای تغييط تاضگصاضی هدل و تطل خلس قواض تاتؿتاى 96

6 Mechanical Power (Watt) Total Cost (pu) Total Cost (pu) 9 زض قىل 6 تغييطات عي ه از ههطفي ت اظای تغييطات همساض تاضگصاضی هغ اعيؿي زض همازيط هرتلف تقساز لغة كاى زاز قس اؾت. وا غ ض و اظ قىل هكرم اؾت تا افعايف همساض تاضگصاضی هغ اعيؿي عي افعايف يافت اؾت. الثت قية افعايف عي تا تقساز لغة ا هت اؾة ت ز ت اظای همازيط تاالی تقساز لغة تيكتط اؾت. --- ؿثت فطو آ طتا ت گام لغة يىي زيگط اظ پاضاهتط ای تاثيط گصاض زض عطاحي غ طات ض همساض ؿثت فطو آ طتا ت گام لغة اؾت. تغييطات عي ه از ههطفي ت اظای تغييط ؿثت فطو آ طتا ت گام لغة تطای همازيط هرتلف ؿثت لغط زض قىل 7 اضائ قس اؾت. افعايف ؿثت فطو آ طتا ت گام لغة تافث وا ف لغط ذاضخي هاقيي قس اظ عطفي ت ؾثة افعايف قاض كتي تيي آ طتا ا ؾثة افعايف ع ل هح ضی آ ا قس اؾت. قية افعايف عي ت اظای همازيط ون ؿثت لغط تيكتط اؾت. يع فلي ضغن هؿتمل ت زى اظ ه ح ي ای هكره ؾيؿتن فسم ياظ ت ترويي ؾطفت تاز ت زليل ؾطفت پاؾد پاييي تاظز پاييي تحت ؾطفت ای تاز ت قست ؾا ي ضقيف فول ذ ا س و ز. تا ت خ ت زاليل تياى قس زض ايي همال اظ ض و تطل گكتا ض ت ي )OTC( و ياظی ت ا ساظ گيطی ؾطفت تاز ساقت زي اهيه پاؾد ه اؾثي يع زاضز اؾتفاز قس اؾت. -4- ض و تطل گكتا ض ت ي تا اؾتفاز اظ )( )4( هاوعيون ت اى ت ضتيي تازی زض ؾطفت ای هرتلف تاز ضا هيت اى ت ن ضت )6( قت. P =K ω )6( m-max opt opt ت ع ضی و زض ضاتغ )6( همساض ω opt K opt هغاتك )7( )8( ذ ا س ت ز. ρc K = opt λ p max λ opt R b 5 )7( opt w ω )8( opt R v b تا ت خ ت ضاتغ ت اى گكتا ض هاوعيون هىا يىي ؾيؿتن تا زض ؾط گطفتي )6( همساض گكتا ض ت ي هغاتك )9( تقييي هيق ز []. T =K ω )9( opt opt opt Pole Pairs=6 Pole Pairs=8 Pole Pairs= Maximum Airgap Flux Density (T) قىل 6: تغييطات عي ه از فقال ههطفي ت اظای تغييط تاض گصاضی هغ اعيؿي تطای تقساز لغة هرتلف زض قىل 8 ت اى هىا يىي ت ليس قس ت ؾظ ت ضتيي ت ن ضت تاتقي اظ ؾطفت ض ت ض تطای ؾطفت ای هرتلف تاز اضائ قس اؾت. سف اظ عطاحي و تطلو س حفؼ فولىطز ت ضتيي تط ض ی ماط هاوعيون ه ح ي ای قىل 8 زض ؾطفت ای هتغيط تاز اؾت. اگط و تطلو س تت ا س ت ن ضت ه اؾة ايي ماط ضا ز ثال و س آ گا ت ضتيي تازی لازض ذ ا س ت ز و زض ط ؾطفتي زض هحس ز ی هداظ تيكتطيي ت اى ضا ت ليس وايس. Din/Dout=5 Din/Dout=5 Din/Dout= wind speed=6 (m/s) wind speed=7 (m/s) wind speed=8. (m/s) Magnet Width to Pole Pitch Ratio قىل 7: تغييطات عي ه از فقال ههطفي ت اظای تغييط ؿثت فطو آ طتا ت گام لغة تطای همازيط هرتلف ؿثت لغط Rotor Speed (rpm) 4- ريش کىترلی ج ت استحصال بیشتریه ت ان وا غ ض و زض ترف همسه گفت قس ض ای هرتلفي خ ت ضزياتي حساوثط ت اى ت ليسی )MPPT( زض ت ضتيي ای تازی اضائ قس اؾت. و اظ آى تيي ض TSR فليضغن زاضا ت زى زي اهيه ؾطي ياضه س يه تازؾ ح خ ت ا ساظ گيطی ؾطفت تاز هيتاقس. و تافث افعايف ليوت وچ يي پيچيسگي ؾيؿتن و تطلي هيگطزز. ض HCS قىل 8: ت اى هىا يىي ت ليسی ت ن ضت تاتقي اظ ؾطفت ض ت ض زض ؾطفت ای هرتلف تاز -4- ؾاذتاض ؾيؿتن و تطلي زض ايي همال خ ت هسلؾاظی ط چ زليكتط ؾيؿتن اتهال هؿتمين هسل غ طات ض زض ح ظ FEM ت ؾيؿتن و تطلي ه ضز اؾتفاز زض طم افعاض هدل و تطل خلس قواض تاتؿتاى 96

7 0 Matlab اظ طم افعاض اؾظ Simplorer اؾتفاز قس اؾت. ت فثاضت زيگط ت خای هسلؾاظی غ طات ض زض Matlab-Simulink و تط هث ای هقازالت حالت اؾت اظ هسل القي زض ح ظ FEM اؾتفاز قس اؾت. ت ضيحات تيكتط زض ايي ذه ل زض ترف تقسی اضائ هيگطزز. قىل 9 ؾاذتاض و تطلي غ طات ض AFPMSG هثت ي تط ت ضتيي تازی ؾطفت هتغيط ضا كاى هيز س ت ع ضی و قاهل يه ت ضتيي تازی غ طات ض AFPMSG يىؿ ؾاظ زي زی هثسل ت ؾت يه تاض dc اؾت. وا غ ض و زض قىل يع هكرم قس اؾت هسل ت ضتيي ؾيؿتن و تطلي زض Matlab- Simulink هسل غ طات ض زض Maxwell هسل هثسل تاض زض طم افعاض Simplorer هسلؾاظی قس ا س. ذط خي غ طات ض AFPMSG تا ت خ ت تغييطات ؾطفت تاز زاضای زاه فطوا ؽ هتغيط هيتاقس ت اتطايي همساض لتاغ dc ثاتتي تطای اؾتفاز هؿتمين شذيط ؾاظی يا تثسيل ت حالت ac اظ عطيك يه اي ضتط ه ضز ياظ اؾت. همساض ذط خي هثسل ؾوت غ طات ض تا و تطل ز ض ظها ي ؾ ئيچ ت واض ضفت زض هثسل ت ؾت لاتل و تطل اؾت. غ طات ض تا اذتالف تيي گكتا ض ت ضتيي )m T( گكتا ض غ طات ض )g T( هكرم هيق ز. اگط ؾطفت غ طات ض ووتط اظ ؾطفت ت ي تاقس گكتا ض ت ضتيي تيكتط اظ گكتا ض غ طات ض ت ز زض تيد ؾطفت غ طات ض افعايف ذ ا س يافت زض ن ضتي و ؾطفت غ طات ض تيكتط اظ ؾطفت ت ي تاقس تا افوال ض و تطلي همساض ؾطفت وا ف ذ ا س يافت. زض ايت گكتا ض ت ضتيي گكتا ض غ طات ض زض ط ؾطفت تاز همساض ت ي گكتا ض opt( T( ضا ز ثال هي واي س ت ضتيي تازی زض مغ ت اى هاوعيون ت ط تطزاضی هيق ز. اظ ه وتطيي هعايای ض ت واض ضفت فسم ياظ ت ا ساظ گيطی يا ترويي ؾطفت تاز اؾت و پياز ؾاظی آى زض فول ضا يع ؾاز هيو س. قىل 0: اؾتطاتػی و تطل يىؿ ؾاظ هثسل ت ؾت 5- وتایج FEM ي شبی سازی سیستم کىترلی قىل 9: ؾاذتاض و تطلي يه ت ضتيي تازی ؾطفت هتغيط وطا تا غ طات ض AFPMSG ؾاذتاض ض و تطلي تىاض گطفت قس تطای يىؿ ؾاظ زي زی هثسل ت ؾت زض قىل 0 اضائ قس اؾت. سف اظ ايي ض و تطلي و تطل ز ض ظها ي وليس ه ضز اؾتفاز زض ؾاذتاض هثسل ت ؾت ت ه ؾ ض خصب حساوثط ت اى اظ ت ضتيي تازی ؾطفت هتغيط ا تمال آى ت تاض ه ضز ؾط هيتاقس []. وا غ ض و اظ قىل 0 هكرم اؾت زض ؾيؿتن )T g تا * و تطلي اتتسا تا ا ساظ گيطی ؾطفت غ طات ض همساض گكتا ض هطخ ( اؾتفاز اظ ضاتغ )0( هحاؾث قس ؾپؽ همساض خطياى هطخ تا ا ساظ گيطی لتاغ ذط خي يىؿ ؾاظ )d V( هغاتك )( تسؾت هيآيس. * T =K ω )0( g opt m T ω * * I = d g m )( V d اذتالف تيي خطياى هطخ dc خطياى dc ا ساظ گيطی قس اظ عطيك يه و تطلو س PI ت ه ؾ ض تغييط ز ض ظها ي وليس ت ؾين ذط خي هثسل گكتا ض غ طات ض اؾتفاز هيق ز. افعايف يا وا ف ؾطفت وا غ ض و گفت قس زض ايي همال تا اؾتفاز اظ طم افعاض اؾظ Simplorer هسل غ طات ض زض ح ظ FEM ت ؾيؿتن و تطلي ه ضز اؾتفاز زض طم افعاض Matlab ت ع ض هؿتمين هتهل قس اؾت. ايي اظ اؾتفاز قس اؾت. طمافعاض Simplorer اظ هدو ف طمافعاض ای قطوت Ansoft ت ز و ت ن ضت ترههي تط ض ی هسلؾاظی ف انط الىتط يه لسضت واض وطز لاتليت اضتثاط هؿتمين تا طم افعاض عطاحي هاقيي Ansoft Maxwell وچ يي Matlab-Simulink ضا زاضز. اضتثاط ايي طمافعاض تا ز طمافعاض زيگط Maxwell( )Simulink ت ن ضت وعهاى اؾت ت ايي هق ي و ط ؾ طمافعاض ت ن ضت وعهاى اخطا قس زاز ای ت ؾين قس ضا تطای يىسيگط اضؾال هيو س تا طمافعاض همهس اظ ايي اعالفات زض قثي ؾاظی ذ ز اؾتفاز وطز تيد ای هكرم قس ضا تطای طمافعاض ای زيگط اضؾال وايس. زض ازاه اتتسا هسل عطاحي قس هاقيي اضائ قس ت ؾظ طم افعاض Maxwell-D ه ضز اضظياتي لطاض هيگيطز. ؾپؽ زض لؿوت تقسی ح فولىطز ؾيؿتن و تطلي تطضؾي هيق ز. -5- تايح FEM ؾ تقسی زض ايي ترف هغاتك ض اتظ عطاحي تحليلي اضائ قس زض ترف - تا ت خ ت تايح آ اليع حؿاؾيت ن ضت گطفت زض ترف - تايح عطاحي ت ث زيافت غ طات ض AFPM خ ت واضتطز ت ضتيي تازی تا و پل هؿتمين اضائ قس اؾت. يه هسل ؾ تقسی اظ غ طات ض تا اؾتفاز اظ طمافعاض Maxwell-D ؾاذت قس نحت فطضيات عطاحي هدل و تطل خلس قواض تاتؿتاى 96

8 ی ا پاضاهتط ای غ طات ض ه ضز تطضؾي لطاض گطفت اؾت. همازيط اهي غ طات ض AFPM ت ث ز يافت ت وطا پاضاهتط ای اتقازی آى زض خس ل اضائ قس اؾت. زض قىل هسل غ طات ض پيك ازی زض هحيظ طمافعاض Maxwell اضائ قس همساض چگالي قاض زض لؿوت هرتلف هكرم قس اؾت. هاوعيون همساض چگالي قاض زض آ ي پكتي ض ت ض ضخ زاز و همساض آى حس ز /5 تؿال اؾت. زض قىل ا ساظ چگالي قاض زض ققاؿ هت ؾظ فانل ايي زض ضت ز ض هاقيي اضائ قس اؾت و هاوعيون همساض آى حس ز 0/5 T هيتاقس. پاضاهتط خس ل : هكرهات غ طات ض AFPM عطاحي قس همساض kw ت اى اهي P out 00 rpm ؾطفت اهي n m 0 V لتاغ ه ثط اهي فاظ V n تقساز خفت لغة 8 p تقساز و يل ؾينپيچي Q c تقساز ز ض ؾينپيچي ط و يل 4 N c هاوعيون همساض تاضگصاضی هغ اعيؿي 0 /5 T B mg هاوعيون همساض چگالي قاض زض ض ت ض 5/ T B cr 0 /6 ؿثت لغط زاذلي ت ذاضخي λ آ اليع زي اهيىي طم افعاض هاوؿ ل خ ت هحاؾث لتاغ خطياى ت ليسی غ طات ض زض ؾطفت اهي 00 ز ض زض زليم ه ضز اؾتفاز لطاض گطفت اؾت. خ ت هفظ ي اظ ز ض Length Cylindrical Gap based طم افعاض هاوؿ ل اؾتفاز قس تقساز الواى ای هفظ ي تطاتط تا 707 الواى هيتاقس. وچ يي تا ت خ ت ؾاذتاض ز عطف ض ت ض ت ه ؾ ض تحليل ط چ ضاحتتط هؿال هكرهات حطوتي ت اؾتات ض افوال قس اؾت. زض قىل لتاغ المايي تيتاضی غ طات ض كاى زاز قس اؾت. هكره لتاغ ذط خي غ طات ض تط اؾاؼ تغييطات خطياى تاض ت اظای همازيط هرتلف ؾطفت گطز غ طات ض زض قىل 4 اضائ قس اؾت. وا غ ض و زض قىل 4 هكرم اؾت تايح FEM ؾ تقسی تا زضنس ذغای لاتل لث لي تايح تحليلي حانل ضا تاييس هيو س. قىل : لتاغ پايا غ طات ض AFPM تحت تاض اهي تا ضطية ت اى 0/9 0/64 ضطية پ ای ؿثي آ يضتا α i % 90 تاظز η 84 mm لغط ذاضخي D out /5 mm فانل ايي فيعيىي g 7 mm ضراهت آ طتا ا L m قىل 4: تغييطات لتاغ ذط خي غ طات ض AFPM تط اؾاؼ تغييطات خطياى تاض ت اظای همازيط هرتلف ؾطفت گطز غ طات ض -5- تايح قثي ؾاظی ؾيؿتن و تطلي قىل : ت ظي چگالي قاض زض غ طات ض AFPM تس ى ؿت قىل : چگالي قاض هغ اعيؿي زض ققاؿ هت ؾظ فانل ايي تا ف ايت ت اخطا وعهاى ط ؾ طمافعاض هكىالت اقي اظ ع ال ي قسى ظهاى اخطا تط اه ؾاذتاض غ طات ض AFPMSG تا اؾتفاز اظ هسل ز تقسی Maxwell يع ؾاذت قس اؾت. اؾتفاز اظ هسل ز تقسی غ طات ض ظهاى هحاؾثاتي اخطا تط اه ضا تا حس ظيازی وا ف هيز س. ت ضتيي تازی زض ن ضتي هيت ا س تيكتطيي ت اى هىا يىي ضا ت ليس و س و همساض ضطية ت اى C p زض هاوعيون همساض ذ ز لطاض زاقت تاقس. ت اتطايي الظم اؾت و ؾطفت ض ت ض ت گ ای ت ؾين ق ز و ؿثت ؾطفت ن λ تطاتط تا همساض ت ي λ opt تاقس. قىل 5 )الف( ه ح ي تغييطات ؾطفت تاز هطخ ضا تطای همازيط 7 6 8/ هتط تط ثا ي كاى هدل و تطل خلس قواض تاتؿتاى 96

9 ب) هيز س. تا ت خ ت هكرهات ؾيؿتن تازی ه ضز اؾتفاز و زض ترف هغطح قس حساوثط همساض ضطية ت اى ت ضتيي ت اظای 0=β 8=λ تسؾت هيآيس همساض آى تطاتط تا 0/48 اؾت. زض قىل ای 5 )ب( 5 )ج( ه ح ي تغييطات λ ضطية ت اى ت اظای تغييطات ؾطفت تاز كاى زاز قس اؾت. پاضاهتط λ تا ؾطفت تاز عثك هقازل 4 ضاتغ فىؽ زاقت زض تيد تا وا ف ؾطفت تاز زض ثا ي /5 ت ع ض گصضا افعايف يافت تا افعايف ؾطفت تاز زض ثا ي /5 ت ع ض گصضا وا ف هيياتس. وا غ ض و اظ قىل ا هكرم اؾت تا تغييط ؾطفت تاز همازيط λ C p اظ همساض ت ي ذ ز فانل هيگيط س لي تا افوال و تطل ضزياتي حساوثط ت اى ت ع ض هدسز ت همساض ت ي ذ ز تاظهيگطز س. وا غ ض و زض ترف -4 تياى گطزيس زض ض و تطل گكتا ض ت ي گكتا ض غ طات ض هطخ خطياى dc هطخ هحاؾث قس ؾقي هيق ز و تا افوال ض و تطلي خطياى dc گكتا ض غ طات ض القي اظ همازيط هطخ ذ ز پيط ی واي س. زض قىل 6 ه ح ي تغييطات خطياى dc هطخ خطياى dc ا ساظ گيطی قس اضائ قس اؾت. تا وا ف ؾطفت تاز همساض خطياى dc وا ف يافت تا افعايف ؾطفت تاز همساض خطياى افعايف هيياتس. اظ قىل هكرم اؾت و زض ؾطفت ای هرتلف تاز خطياى ا ساظ گيطی قس اظ خطياى هطخ پيط ی هي وايس. 0 قىل 6: تغييطات خطياى dc هطخ ا ساظ گيطی قس تا ت خ ت تغييطات زض قىل ای 7 ) فلا) ؾطفت تاز ) يع ت تطتية ه ح ي تغييطات گكتا ض هطخ گكتا ض ت ضتيي ؿثت ت ظهاى وچ يي تغييطات گكتا ض هطخ گكتا ض غ طات ض ؿثت ت ظهاى وايف زاز قس اؾت. وا غ ض و زض قىل ا هكرم اؾت تا تغييط ؾطفت تاز همساض گكتا ض ت ضتيي تغييط يافت ؾپؽ تا افوال ض و تطلي همساض گكتا ض هطخ ت ض ظ هيگطزز. تايح كاى هيز س و گكتا ض غ طات ض ت ذ تي اظ گكتا ض هطخ پيط ی هيو س. )الف( گكتا ض ت ضتيي - هطخ )الف( )ب( گكتا ض هطخ - غ طات ض قىل 7: ه ح ي تغييطات گكتا ض ت ضتيي - هطخ گكتا ض هطخ - غ طات ض تا ت خ ت تغييطات ؾطفت تاز )ب( )ج( قىل 5: ه ح ي تغييطات )الف( ؾطفت تاز هطخ )ب( ؿثت ؾطفت ن )ج( ضطية ت اى ت ضتيي اظ خول ا ساف و تطل ضزياتي حساوثط ت اى زضيافت هاوعيون ت اى اظ ت ضتيي زض ؾطفت ای هرتلف تاز اؾت. زض ؾيؿتن تازی ؾطفت هتغيط تا تغييط ؾطفت تاز ؾطفت چطذف ت ضتيي غ طات ض يع تغييط هيو س زض يه ؾطفت چطذف هكرم ت ضتيي تازی حساوثط ت اى ضا ت ليس ذ ا س و ز. تا ت خ ت ه ح ي ای ت اى-ؾطفت اضائ قس زض قىل 8 ترف 4 هيت اى هكا س و ز و زض ط ؾطفت تاز همساض ؾطفت ت ي چطذف ت ضتيي غ طات ض وچ يي حساوثط ت اى ت ضتيي يه همساض هقي ي ضا ذ ا س زاقت. زض قىل 8 ه ح ي ؾطفت غ طات ض زض قىل 9 ه ح ي ت اى هىا يىي ت ضتيي وايف زاز قس اؾت. اظ تايح هكرم هدل و تطل خلس قواض تاتؿتاى 96

10 اؾت و همازيط ؾطفت ت اى زض قىل ای 9 8 تا همازيط ه ح ي ت اى-ؾطفت اضائ قس زض 8 هغاتمت هي وايس. القي غ طات ض زض ح ظ FEM اهىاى ت ليس هؿتمين ه لف ای لتاغ اظ ت ظي قاض ضا ه يا ؾاذت تايح زليكتط ه اؾةتطی ضا تيد هيز س. تايح حانل اظ قثي ؾاظی فولىطز ه اؾة ؾيؿتن و تطلي زض ا تراب همازيط ه اؾة گكتا ض هطخ ؾطفت غ طات ض ز ثال وطزى ماط هت اؽط تا هاوعهين ت اى ضا تا ت خ ت هكره ت ضتيي تغييطات ؾطفت تاز هطخ كاى هيز س. مراجع [] P. Lampola, Directly Driven, Low-Speed Permanent- Magnet Generators for Wind Power Applications, Dissertation for the degree of Doctor of Science in Technology, Department of Electrical Engineering, Helsinki University of Technology, Finland, 000. [] T. F. Chan, and L. L. Lai, An Axial-Flux Permanent- Magnet Synchronous Generator for a Direct-Coupled Wind- Turbine System, IEEE Transactions on Energy Conversion, vol., no., pp , 007. [] D. Bang, H. Polinder, G. Shrestha, and J. A. Ferreira, Review of Generator Systems for Direct-Drive Wind Turbines, Delft University of Technology, The Netherlands, 008. [4] J. R. Bumby, and R. Martin, Axial-flux permanent-magnet air-cored generator for small-scale wind turbines, IEE Proceedings - Electric Power Applications, vol. 5, no. 5, pp , 005. [5] H. Polinder, F. F. A. van der Pijl, G.-J. de Vilder, and P. J. Tavner, Comparison of direct-drive and geared generator concepts for wind turbines IEEE Transactions on Energy Conversion,vol., no., pp Sept, 006. [6] E. Koutroulis, and K. Kalaitzakis, Design of a maximum power tracking system for wind-energy-conversion applications, IEEE Transactions on Industrial Electronics, vol. 5, no., pp , 006. [7] Z. Zhang, A. Chen, A. Matveev, R. Nilssen, and A. Nysveen, High-power generators for offshore wind turbines, Energy Procedia, vol. 5, pp. 5-6, 0. [8] W. Rong-Jie, M. J. Kamper, K. Van der Westhuizen, and J. F. Gieras, Optimal design of a coreless stator axial flux permanent-magnet generator, IEEE Transactions on Magnetics, vol. 4, no., pp , 005. [9] H. Vansompel, P. Sergeant, and L. Dupre, Optimized Design Considering the Mass Influence of an Axial Flux Permanent-Magnet Synchronous Generator With Concentrated Pole Windings, IEEE Transactions on Magnetics, vol. 46, no., pp , 00. [0] S. Eriksson, and H. Bernhoff, Loss evaluation and design optimisation for direct driven permanent magnet synchronous generators for wind power,applied Energy, vol. 88, no., pp. 65-7, 0. [] N. Rostami, M. R. Feyzi, J. Pyrhonen, A. Parviainen, and V. Behjat, Genetic Algorithm Approach for Improved Design of a Variable Speed Axial-Flux Permanent-Magnet Synchronous Generator, IEEE Transactions on Magnetics, vol. 48, no., pp , 0. [] فلي زليك حويس خ ازی حؿيي تطووي عطاحي ت ث زيافت غ طات ض قىل 8: تغييطات ؾطفت غ طات ض ؿثت ت ظهاى قىل 9: ه ح ي تغييطات ت اى هىا يىي ؿثت ت ظهاى 6- وتیج گیری زض ايي همال ضزياتي حساوثط ت اى زض يه ؾيؿتن تازی ؾطفت هتغيط هد ع ت غ طات ض ؾ ىط ى هغ اعيؽ زائن قاض هح ض تس ى ؿت تا اؾتفاز اظ و پل هؿتمين هسل FEM غ طات ض ت ازا ات الىتط يه لسضت ؾيؿتن و تطلي اضائ قس. زض ويي ضاؾتا اتتسا عطاحي ت ث زيافت ای اظ غ طات ض آ طتای زائن قاض هح ض تس ى ؿت تا اؾتفاز اظ ض آ اليع حؿاؾيت پاضاهتط ای انلي هاقيي تا سف وا ف عي ه از فقال ههطفي لحاػ و زى هكرهات ف ي ه ضز ؾط ن ضت گطفت اؾت. تايح حانل اظ آ اليع حؿاؾيت كاى زاز و تا ت خ ت تاثيط ظياز ليوت آ طتا زض ليوت توام قس غ طات ض تطذالف غ طات ض ای ؿت زاض همساض تاض گصاضی هغ اعيؿي الىتطيىي تايس زض همازيط ون ا تراب ق ز. تقساز خفت لغة ای غ طات ض تا ت خ ت واضتطز ه ضز ؾط تغييطات تاظز تطاتط 8 همساض ؿثت لغط زاذلي ت ذاضخي غ طات ض يع زض تيكتطيي همساض هوىي خ ت وا ف عي تطآ ضز ؾاظی حسالل همساض تاظز ه ضز لث ل تطاتط 0/6 لحاػ قس اؾت. تطضؾي هسل تقسی غ طات ض زض طمافعاض Maxwell تا زضنس ذغای ووي فطضيات زض ؾط گطفت قس زض عطاحي تحليلي ضا تأييس هيو س. اظ ض و تطل گكتا ض ت ي )OTC( خ ت ضزياتي حساوثط ت اى ت ضتيي تازی اؾتفاز قس اؾت. زض ايي ض ت ا ساظ گيطی يا ترويي ؾطفت تاز ياظ ث ز الگ ضيتن و تطلي حساوثط ت اى لاتل خصب اظ ت ضتيي تازی ضا تا ا ساظ گيطی ؾطفت ض ت ض هحاؾث همساض گكتا ض ت ي حانل هيو س. اضتثاط هؿتمين تيي هسل غ طات ض زض طمافعاض Maxwell ؾيؿتن و تطلي غ طات ض زض هحيظ Matlab-Simulink تا اؾتفاز اظ طمافعاض اؾظ Simplorer ن ضت گطفت اؾت. اؾتفاز اظ ايي طمافعاض هسل ؾ ىط ى هغ اعيؽ زائن قاض هح ض تس ى ؿت تا سف وا ف عي تا زض ؾط گطفتي هحس زيت ای هىا يىي, تيؿت ؾ هيي و فطا ؽ ه سؾي تطق ايطاى, ت طاى ايطاى, 05. هدل و تطل خلس قواض تاتؿتاى 96

11 4 generation system without mechanical sensors, Energy conversion and management, vol. 69, pp , 0. [9] J. F. Gieras, R. J. Wang, and M. J. Kamper, Axial Flux Permanent Magnet Brushless Machines, nd ed., New York: Springer, 008. [0] J. L. S. Huang, F. Leonardi, T. A. Lipo, A Comparison of Power Density for Axial Flux Machines Based on General Purpose Sizing Equations, IEEE Transactions on Energy Conversion, vol. 4, no., pp. 85-9, June, 999. [] Q. Ronghai, and T. A. Lipo, Analysis and modeling of airgap and zigzag leakage fluxes in a surface-mounted permanent-magnet Machine, IEEE Transactions on Industry Applications, vol. 40, no., pp. -7, 004. [] مي ضؾتوي, عطاحي ت ث ز يافت غ طات ض ؾ ىط ى هغ اعيؽ زائن قاض هح ضی تا و پالغ هؿتمين ت ت ضتيي تازی زا كگا تثطيع پاياى اه زوتطی, 9. [] M. Haque, M. Negnevitsky, and K. Muttaqi, A Novel Control Strategy for a Variable-Speed Wind Turbine With a Permanent-Magnet Synchronous Generator, IEEE Transactions on Industry Applications, vol. 46, no., pp. -9, 00. [] Z. Zhaoqiang, A. Matveev, R. Nilssen, and A. Nysveen, Ironless Permanent-Magnet Generators for Offshore Wind Turbines, IEEE Transactions on Industry Applications, vol. 50, no., pp , 04. [4] M. Abdullah, A. Yatim, C.Tan, and R. Saidur, A review of maximum power point tracking algorithms for wind energy systems, Renewable and Sustainable Energy Reviews, vol. 6, no. 5, pp. 0-7, 0. [5] C. Patsios, A. Chaniotis, M. Rotas, and A. G. Kladas, A comparison of maximum-power-point tracking control techniques for low-power variable-speed wind generators, in 8th International Symposium on Advanced Electromechanical Motion Systems & Electric Drives Joint Symposium, (ELECTROMOTION 009) 009, pp. -6. [6] M. E. Haque, Y. C. Saw, and M. M. Chowdhury, Advanced Control Scheme for an IPM Synchronous Generator-Based Gearless Variable Speed Wind Turbine, IEEE Transactions on Sustainable Energy, vol. 5, no., pp. 54-6, 04. [7] V. Behjat, and M. Hamrahi, Dynamic modeling and performance evaluation of axial flux PMSG based wind turbine system with MPPT control, Ain Shams Engineering Journal, vol. 5, no. 4, pp , 04. [8] C.-M. Hong, C.-H. Chen, and C.-S. Tu, Maximum power point tracking-based control algorithm for PMSG wind هدل و تطل خلس قواض تاتؿتاى 96