动态稳定性改善四Parallel-Operated PMSG-Based近海风力涡轮发电机使用STATCOM的电力系统

K Jayashri T Murali和K Sathish Kumar
UG的学生,电气电子工程系,S.A.工程学院,印度钦奈

文摘

介绍了stability-improvement结果四个parallel-operated近海风力涡轮发电机(WTGs)连接到一个陆上电力系统使用静态同步补偿器(STATCOM)。在这个项目中有大容量电力电子技术的快速进步,大型商用风力涡轮机发电机几乎可以用来生成贡献高功率电力系统,风力PMSGs充满背靠背转换器为大功率WTGs已被证明是很好的选择。基本上,gridside转换器的PMSG-based WTG可以作为STATCOM操作。许多制造商也提供这个选项甚至WTG没有运行时的情况。但在实际PMSG-based OWF,它有几个PMSG-based WTGs一起操作,和很难控制无功功率的同时WTGs系统提供足够的无功功率。因此,为了保证良好的电能质量(PQ)的系统,需要一个额外的无功补偿器。在这个项目中,提出了一种STATCOM无功补偿器。从仿真结果可以得出结论,提出了STATCOM与设计阻尼控制器能有效改善的稳定性研究SG-based陆上电力系统在各种干扰条件下,结果得到的MATLAB / SIMULINK仿真环境。

索引词

动态稳定、永磁同步发电机(PMSG),静态同步补偿器,MATLAB,风力涡轮发电机(WTG)。

介绍

可再生能源是整个世界最热门的主题今天由于化石燃料的快速和巨大的消费。一些学术研究人员致力于高容量近海风力涡轮发电机(WTGs)连接到岸上变电站通过海底电缆.Currently,风双馈感应发电机(DFIGs)和风力永磁同步发电机(PMSGs)已经广泛应用于大容量离岸风力发电场(owf) [1]。从历史的角度来看,直接耦合,提出了模块化PMSG对变速风力涡轮机和多个单相输出分别纠正获得平滑的直流环节电压。动态模型基于小信号稳定的风力涡轮机(WT)使用一个直接传动PMSG的电源转换器和控制器提出了[2]。

研究了系统的配置

图1显示了研究系统的配置。图1代表了同步发电机的右边(SG)的一台机器无限汇流排(OMIB)系统。两个parallel-operated 615 mva SGs无限连接总线(或电网)通过两个平行输电线路(TL1和TL2)和15/161-kV升压变压器。四个parallel-operated PMSG-based WTGs和5-MVAR STATCOM的常见的海外交流总线连接到美联储的OMIB系统公共连接点(PCC)通过23/161 kV的升压变压器和电缆(海底和地下电缆)。每个5 mw WTG由PMSG ac / dc变换器,直流环节,dc / ac逆变器,3.3/23 kV的升压变压器。虽然风PMSG的轴是直接由变速驱动WT.四PMSG-based WTGs, STATCOM,本地负载连接到一个共同的交流总线通过连接线路和变压器。

风力发电机模型

叶片螺旋角(度)是常系数。风速是建模为基础的代数和风速、阵风风速,斜风,噪声风速。切入,认为,断路器研究WT的风速4,14日和25米/秒。当风速低于14米/秒,14米/秒时,螺旋角控制系统激活,并相应地增加。在图2 WT直接耦合的转子轴风力PMSG。

PMSG和电源转换器

每个风PMSG的电源转换器由电压源变换器(VSC)和电压源逆变器(VSI),如图3所示。VSC或VSI由六个绝缘栅双极型正确的解耦电容dc -链接。一个大电容器的通用直流链是VSC和逆变器之间的连接。VSC的操作和正确地解耦VSC的直流环节电容,因此,VSC和VSI有独立的控制器。

STATCOM模型

为了暂时避免了高水平的无功补偿在复苏。除了正常的STATCOM控制,允许在复苏过程中扭矩瞬时减轻电网故障后[4]。这是可能的实现通过减少STATCOM控制系统的参考电压,稳定时,无功补偿是保证故障清除后但在栅极电压和发电机的速度回到prefault值[6]。这样,PMSG的STATCOM能够改善转矩能力需要保持系统的稳定,一旦稳定是保证,它可以减少最大扭矩在复苏。传动系的压力从而可以减少。这是特别相关,风力涡轮机不能从电网断开保护安装不受机械损伤的风险,可能是由于重复的累积应力峰值扭矩瞬变[5]本文错误清算和无功功率补偿后的恢复过程,与这一概念相关的其他主要问题是,自减速力矩发生器是有限的,系统的恢复过程将超过正常的情况下控制STATCOM的固定电压参考价值[8]。

仿真结果

指出,无功功率的交换和交流系统之间的补偿器由不同大小的控制逆变器电压的基本组件上方和下方的交流系统。补偿器的控制是通过半导体器件的开关角的小变化,这样产生的电压逆变器的基本组件被迫滞后或领导交流系统电压几度。这导致有功功率流入或流出的逆变器修改DC电容器电压的值,因此逆变器终端电压的大小和产生的无功功率。如果补偿器只提供无功功率,有功功率DC电容器提供的是零。因此,不改变电容器电压。提供直流电源或直流侧储能装置,可以有一个有功功率STATCOM与电力系统之间的交流。当交流电源的逆变器的相角相角,STATCOM吸收从AC系统真正的权力,如果交流电源系统的相角滞后变频器相角,STATCOM供应真正的交流系统。没有STATCOM的系统将是一个电压降。所以当STATCOM使用它将补偿无功功率通过吸收或产生在图7和图7。一旦出现故障,当电压不可以补偿电压降。

结论

本文介绍了稳定性改善四parallel-operated PMSG-based WTGs连接到一个SGbased OMIB系统。提出了STATCOM和共同交流总线连接到的四个WTGs供应足够的无功功率,并提供适当的阻尼。PID阻尼控制器设计的STATCOM使用模态控制理论分配的机械模式和激励模式研究了SG复平面上所需的位置。Root-loci阴谋在不同操作条件和研究系统的时域瞬态模拟电网的三相短路故障已经系统地展示了该STATCOM的有效性与SG固有的设计PID阻尼控制器抑制在不同操作条件下振荡,提高系统的稳定性。它可以从仿真和硬件图7结果得出结论,提出。

引用

Nishikata砂Tatsuta F”,一个新的连接方法对风力涡轮机/发电机在风力发电场和集成系统的基本性能,“IEEE事务。电子,体积。57岁的没有。2月2,页468 - 475。2010年。
王c和H起诉,“动态稳定性改善的综合发电海上风电场和海洋气流农场,“IEEE事务,体积.64点,第四,pp。578 - 598年2月,2010年。
Varshney年代,斯利瓦斯塔瓦L,潘迪特,“最优位置和大小的STATCOM电压安全使用PSO-TVAC增强,”。电力能源系统,2011年12月22 - 24日。
斯特N和Jovcic D,“稳定的变速永磁风力发电机交流电网薄弱、“IEEE事务。德尔。,vol. 25, no. 4, pp. 2779–2788, Oct. 2010.
Muyeen S, M,高桥R,日本村田公司T和田村J,”一个变速风力涡轮机控制策略来满足风电场电网代码需求,“IEEE反式。电力系统。,体积。25岁,没有。1,第340 - 331页,2010年1月。
Leon E,毛里西奥米,Gomez-Exposito SolsonaJ,“混合风力发电场的改进控制策略,“IEEE Transaction.Sustain。能量体积。1,没有。3,第141 - 131页,2010年10月。
挂年代,曾K, Vilathgamuwa M,阮T,和王Y,“设计一个健壮的网格界面系统PMSG-based风力涡轮发电机,“IEEE事务。电子,体积。58岁的没有。1,pp.316 - 328, 2011年1月。
船桥T, Uehara普拉塔普,戈雅T, Senjyu T,尤纳和Urasak N,“协调控制方法来平滑风电波动的PMSG-based wec,“IEEE事务。能量转换器。体积。26日,没有。2,页550 - 558,2011年6月。