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国际先进研究期刊》的研究在电子、电子、仪表工程

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作为一个虚拟STATCOM模拟SMARTPARK

N Narasimhulu1N, K Jayasree2P Peddareddy3
  1. 副教授,EEE称,通用工程学院,Gooty,美联社,印度
  2. 助理教授,EEE称,通用工程学院,Gooty,美联社,印度
  3. PG学生(EPS), EEE称,通用工程学院,Gooty,美联社,印度
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国际先进研究期刊》的研究在电子、电子、仪表工程

文摘

STATCOMs有时是必不可少的电压传输网络的支持。它们也可以用于un-interrupted风力发电场配备双馈式感应发电机的运行(DFIGs)网格的缺点。STATCOM的唯一缺点是相当昂贵。本文提出了一个低成本的解决方案,它利用的潜力的无功功率和电压支持功能插件车辆停在充电站(SmartParks),这样他们可以像虚拟STATCOMs。这个解决方案,12-bus多机电力系统被认为是一个传统的单位被一个400兆瓦风力农场。十二SmartParks开发和集成到测试系统中。首先,它们是连接到一个弱总线系统和用于电压控制模式。他们的表演而STATCOM类似的评级。DFIG转子的控制方案和grid-side转换器和STATCOM适当设计和协调。整个研究由MATLAB / Simulink仿真软件。

关键字
STATCOM Smartpark,双馈感应发电机(DFIG)插件工具

介绍
插件电动汽车(明白)舰队可能参与V2G操作,PEV舰队可以提供许多网格服务,如监管和热备用、负载水准,为可再生能源作为外部存储。明白是他们的另一个重要的服务能够提供无功支持。提出系统的方法来分析现实的活跃和无功功率的事务功能汽车电池V2G的操作模式。基于单个车辆的能力,SmartPark模型组成的车队已经集成到一个12-bus电力系统。事实设备(如静态补偿器(STATCOMs)能够非常快速和准确的无功补偿。然而,事实设备的主要缺点是成本高。另一方面,明白,而停在SmartParks,包含大量的活跃和无功功率可以利用潜力,满足电网的要求几乎没有重大基础设施成本。最重要的是,无功功率的优势是,它可以被注入到电网没有降低电池的电荷状态(SOC)。因此,只需要一个集中控制器在SmartParks使这个想法成为现实。
STATCOMs还可用于不间断操作的DFIG风电场在电网故障的发电模式。在阻止DFIG-based风力涡轮机转子侧变换器(RSC)在转子故障和短路端子与一根撬棍。在此期间,风涡轮发电机的行为作为一个鼠笼式感应发电机和吸收无功功率。提供这种无功功率的一种方法是设置grid-side转换器(GSC)无功功率和电压控制模式。然而,如果网络薄弱,提供的无功功率GSC可能是不够的。因此,额外的无功功率支持从STATCOM-like设备是必要的。摘要而不是STATCOM,类似的性能已经达到SmartParks时用作虚拟STATCOMs配合400 MW风电场的GSC 12-bus系统。图1显示了一个示例Smartparks。
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SMARTPARK模型的发展
为了开发SmartPark模型并利用它作为虚拟STATCOM,必须现实地评估个体PEV的p q功能。获得这种能力曲线,PEV由直流电压源,其次是一个双向的三相逆变器,如图2所示。
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直流源被认为是理想的。串联电阻的值是0.005欧姆。逆变器生成一个208 v基于三相相间rms电压,然后通过变压器连接到实用程序。逆变器和变压器之间,有一个小的电感。汽车逆变器的控制策略提出了图3的主动和被动的力量在逆变器的输出dq坐标系表示为
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同步旋转坐标系,中性线电压峰值位于q-axis,和vds = 0。因此,控制的目标是命令相对应的电流要求,如下:
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第一个组件的右边(3),(4)是基于方程(1),(2),其中vpeak是过滤相峰值电压。积分控制作用本质上是一个求和的控制和非线性前馈路径。然后q-axis和d-axis吩咐电流转换为a - b - c参考系,和生成δ电流调节开关脉冲。然而,如果智商*或ids *命中上限和错误仍然是积极的,通过积分器的误差积累。然后,当控制行动应该减少,这种积累误差防止从下降到所需的值。这就造成了过度和延迟结算。为了解决这个问题,一个anti-windup使用策略。彻底调查不同anti-windup策略已经超出了本文的范围。
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通过这种控制,p q现实的汽车电池是现在研究的能力。由于电池容量和特定的能量逐年增加,和V2G事务是一个未来的场景,最好是研究现实的电池的p q能力与高功率和高特定能量。一个锂电池系统用于混合动力军车(HEMV-7)因此被认为是在这项研究中。它在SOC 50%额定电压是307 V。锂离子电池系统是通过包装5到8模块12细胞34 P锂离子电池。相关规格的电池系统展示在表I
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对测试系统建模
整个系统建模
本文中的测试系统被认为是一个标准的12-bus电力系统最初提议评估事实设备在传输级别的影响。该系统有四个发电机和三个相互联系的领域。发电机G1代表了无限的总线(图5)。在这项研究中,一个400 mw风电场取代发电机G4。为了有一个很大的无功补偿能力相匹配的系统在电压控制的要求,12 SmartParks (PL1 PL12)以同样的评级,正如在前一节中提到的,系统集成。以前的研究已经表明在12-bus系统,公交4三最低电压在正常情况下。因此,在案例研究中,SmartParks间接连接到总线4为了比较与STATCOM的的电压控制能力。SmartParks是直接连接到总线13,一个额外的总线添加到原始12-bus系统为了连接SmartParks bus13连接到总线4通过22.9 kV / 230 kV升压变压器。
图像
对风电场建模
风电场是配备了双馈式感应发电机。它使用连续变速风力发电的PWM变换器。grid-side转换器的控制目标是保持直流环节电压恒定不论转子功率的大小和方向。stator-oriented矢量控制的方法是使用的直轴电流控制直流环节电压和交轴电流控制无功功率,电压,反过来,在共同耦合点。唯一的区别在于,一个额外的PI控制器用于生成的无功功率命令grid-side变换器的电压误差信号。rotor-side转换器的目的是控制活动,从定子无功功率。这是通过把d-axis转子沿定子磁通矢量参考系。q-axis电流参考直接从命令生成电力和d-axis吩咐定子无功功率产生的电流参考。电力命令生成的最优操作点跟踪策略,当风速低于一定值。音调控制不工作,和风力涡轮机捕获风速的最大能量。 However, if the wind speed exceeds a certain value, the pitch control limits the power generated by the wind turbine. All the symbols used in Fig. 6, which presents the schematic diagram of the control strategy, carry their usual meanings.
图像
赔偿条款rotor-side转换器在图6 (vdr2和vqr2)表示如下:
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对风电场建模
为了比较的性能STATCOM与12 SmartParks 25±兆乏能力,300年兆乏STATCOM被认为是。图4中的开关可以在两个位置之间切换连接STATCOM或SmartPark巴士(巴士13)总线4。STATCOM应用于电压控制模式控制策略。一个PI控制器生成d-axis STATCOM的电流参考同时维持直流母线电压恒定值,和其他PI控制器生成q-axis电流与客观参考电压维持在巴士4在所需的水平。另外两个PI控制器的跟踪参考电流,和他们的输出添加到交叉耦合生产d和q-axis吩咐电压补偿条款。这些电压转换为ab - c参考系,和sine-triangle所产生的脉冲调制。

无功功率协调控制策略
当前在1 GSC电流达到如此高的价值,同时也可以阻止与RSC SmartParks应该协调GSC如下:当撬棍保护是活跃和RSC和GSC受阻,SmartParks应该转换为电压控制模式。一旦撬棍保护停用(小5个周期的延时后即时故障清除)和RSC GSC重启开关,电压控制的任务应该从SmartParks GSC。在外部的无功补偿,没有必要为GSC与RSC同时重启开关。它可以推迟一段时间。实际上,SmartParks可以满足这个外部的非常有限的持续时间无功补偿是这一战略的要求。这种协调控制的原理图是图6所示。这两个集成商,生成q-axis当前命令的GSC和其他产生的无功功率命令SmartParks从总线电压偏差,应该重置虽然各自的控制器不积极防止积分器终结,如图6所示。
图像
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仿真结果
。关于SmartParks,一个案例研究。在案例研究中,SmartParks的性能与STATCOM电压控制模式比较时连接到总线4(图5)。没有任何无功补偿,巴士4的额定电压是0.974 p.u。为了建立SmartParks可以像虚拟STATCOM电压at总线4是吩咐其标称值从1.0 p.u 1.0 p.u。。,然后吩咐0.95 p.u。,从0.95 1.05 p.u部件。,and then finally back to 1.0 p.u. A similar experiment was carried out with a 300 MVAR STATCOM, and these two performances are compared. Fig. 12 shows that SmartParks behave exactly like the actual STATCOM for the entire range of the permissible bus 4 voltage. Fig. 13 compares the reactive power injection from the STATCOM and from the 12 SmartParks. The same amount of reactive power was injected or absorbed during the voltage regulation study. Next, an experiment was carried out to study the impact of wind speed variation on the system and to observe how the SmartParks respond to the situation. Initially, it is assumed that the wind speed is 10 m/s; at that speed, the wind farm generates 190 MW. At this point, the voltage at bus 4 is 0.974 p.u. without any reactive power compensation.Fig.10 and Fig11 shows MATLAB/Simulink models for 12- Bus system without connected Smart Park and with connected Smart Park respectively.
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与电压的SmartParks在电压控制模式下,可以很容易地调节到1.0动力装置。现在,突然之间,从10米/秒的风速变化12 m / s,改变风力发电350兆瓦。没有任何电压调节,这种变化在风力发电整个系统移动到一个新的操作点电压p.u 0.983总线4也在改变。,as shown in fig. However, with the STATCOM or the SmartParks in voltage control mode, at both of these operating points, the voltage at bus 4 can be maintained successfully at 1.0 p.u., as shown in Fig. 11.
图像

结论
一个聪明的主意,利用大量的无功功率功能插件汽车SmartParks利用聚合作为虚拟STATCOM已经被提出了。从那时起,一个聚合SmartPark模型,使用MATLAB / Simulink开发软件。SmartParks性能与实际的STATCOM在各种突发事件。最后,协调之间的无功功率支持战略SmartParks grid-side转换器的风电场提出改善风电场的fault-ride-through能力,同时保持服务的连续性和不违反grid-side无功功率和电流限制。

承认
我们感谢专家对模板的发展做出了贡献。

引用
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