Design and control of high efficiency wind turbine based hydrogen production system
Author
Sularea, Vasile-Simion
Term
4. term
Education
Publication year
2016
Submitted on
2016-05-24
Pages
116
Abstract
Dette speciale undersøger, designer og kontrollerer et høj-effektivt vindbaseret hydrogensystem med et mål om at forsyne en elektrolysator ved 250 kW. Arbejdet omfatter en analyse af forskellige vindmølle-, generator-, konverter- og elektrolyseteknologier, hvor de mest effektive løsninger udvælges til modellering. Systemet modelleres fra vindmølle og generator til AC-DC og DC-DC effektelektronik samt elektrolyse, og der udvikles styringsstrategier for blandt andet feltorienteret generatorstyring, netfaselåsning, strømstyring, DC-linkspænding og reaktiv effekt samt DC-DC konvertering. Funktion og styringsydelse vurderes gennem simuleringer under varierende driftsforhold (baseret på PLECS), og resultaterne understøttes af et laboratorieopstillet prototypesystem for effektelektronikken i mindre skala, bestående af en AC-DC konverter og en designet DC-DC forsyning med tilpasset styring implementeret på to DSP’er fra Texas Instruments. Der gennemføres desuden hardwaredesign af ensretterdioder, transformer og udgangsfilterinduktor. Ifølge de første ti siders materiale demonstrerer simuleringer og laboratorietests systemets funktionalitet og validere de foreslåede styringskoncepter på prototypeskala; kvantitative resultater og endelig verifikation på fuld skala er ikke inkluderet i uddraget.
This thesis investigates, designs, and controls a high-efficiency wind-powered hydrogen production system targeting a 250 kW electrolysis supply. The work surveys wind turbine, generator, power converter, and electrolyzer options, selecting the most efficient candidates for detailed modeling. The complete chain—from turbine and generator through AC-DC and DC-DC power electronics to the electrolyzer—is modeled, and control strategies are developed for generator field-oriented control, grid phase locking, current control, DC-link voltage and reactive power, and DC-DC conversion. System functionality and controller performance are assessed via simulations under varying operating conditions (using PLECS), and supported by a reduced-scale laboratory prototype of the power conversion stage comprising an AC-DC converter and a designed DC-DC supply with adapted control implemented on two Texas Instruments DSPs. Hardware design covers rectifier diodes, transformer, and output filter inductor. Based on the first ten pages, simulations and lab tests confirm the intended operation and validate the proposed control concepts at prototype scale; quantitative metrics and full-scale verification are not provided in the excerpt.
[This summary has been generated with the help of AI directly from the project (PDF)]
Keywords
Documents