CONTROL OF WIND TURBINE BASED ON PERMANENT MAGNET SYNCHRONOUS MACHINE (PMSG)

Abstract

This thesis investigates the modeling and advanced control of a gridconnected Wind Energy Conversion System (WECS) based on a directdrive Permanent Magnet Synchronous Generator (PMSG). To overcome the dynamic limitations and parameter sensitivity of classical ProportionalIntegral (PI) controllers, an advanced predictive control framework is proposed. First, the aerodynamic, mechanical, and electrical state-space models of the system are established. Then, an Optimal Torque Control (OTC) strategy is implemented to achieve Maximum Power Point Tracking (MPPT) and maximize aerodynamic energy extraction. For the Machine-Side Converter (MSC), a Finite-Set Model Predictive Control (FS-MPC) algorithm is developed, offering exceptional dynamic response and multivariable constraint handling without the need for a traditional PWM modulator. Concurrently, Voltage Oriented Control (VOC) is applied to the Grid-Side Converter (GSC) to regulate the DC-link voltage and inject high-quality active power into the grid at a unity power factor. The proposed control strategies are validated through MATLAB/Simulink simulations, demonstrating superior robustness, high tracking accuracy, and significantly reduced current ripple under highly variable wind speed conditions. تبحث هذه المذكرة في نمذجة والتحكم المتقدم لنظام تحويل طاقة الرياح )(WECS المتصل بالشبكة والمبني على المولد التزامني ذو المغناطيس الدائم ) (PMSGبالدفع المباشر. للتغلب على القيود الديناميكية والحساسية لتغيرات المعلمات في أجهزة التحكم الكلاسيكية التناسبية-التكاملية) ، (PIتم اقتراح هيكل تحكم تنبئي متطور. في البداية، تم تأسيس النماذج الأيروديناميكية، الميكانيكية، والكهربائية (في فضاء الحالة) للنظام. بعد ذلك، تم تطبيق استراتيجية التحكم الأمثل في العزم ) (OTCلتحقيق تتبع نقطة الاستطاعة القصوى ) (MPPTوتعظيم استخراج الطاقة. بالنسبة للمحول من جهة الآلة ) ، (MSCتم تطوير خوارزمية التحكم التنبئي ذو المجموعة المنتهية ) ، (FS-MPCوالتي توفر استجابة ديناميكية استثنائية وقدرة على التعامل مع القيود متعددة المتغيرات دون الحاجة إلى معدل النبضات التقليدي (PWM)