Skip to main content
SUPERVISOR
Seyed Mohammad Madani,Mohamad-Esmail Hamedani-Golshan
سیدمحمد مدنی (استاد راهنما) محمداسماعیل همدانی گلشن (استاد مشاور)
 
STUDENT
Mohammad Akbari Kelishadi
محمد اکبری کلیشادی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1386

TITLE

Contribution of DFIG based wind turbines in power system frequency improvement
Nowadays, renewable energies play an important role in electrical power generation. Between different kinds of renewable resources, wind energy has had the fastest growth. Wind farms affect power systems in different manner of conventional synchronous generators. It is because of their different characteristics and dynamic behavior. On the other hand by increasing the wind farms capacity, new grid codes ask them to support power system by providing some ancillary services like voltage and frequency control. In this thesis, DFIG based wind turbines, as one of the most commonly used wind turbine structures, are studied and their impact on power system frequency deviation is evaluated. It is proved that their output active power varies a little after occurrence of active power imbalance in the grid. In the other word they don’t contribute in frequency control of power system. So if conventional synchronous plants are displaced by wind farms, system frequency excursion will increase. On the other hand, DFIG based wind turbines have some features make them potentially capable to participate in frequency control. To use these capabilities effectively, some modifications in the DFIG control system are necessary. Methods make DFIGs capable to participate in grid frequency control are divided into two main groups. The first one is those results in DFIG contribution just in short term frequency control (for few seconds) and the other one is methods make DFIGs capable to provide primary frequency control service for power system. In the short term methods, a supplementary loop is added to active or voltage control loops. The aim of supplementary loop in the active power control loop is to increases DFIG output active power immediately after occurrence of active power imbalance in the grid. The source of this additional active power is kinetic energy stored in wind turbine inertia. The method based on modifying of voltage control loop, tries to manage demand side by controlling of bus voltages. In this way DFIG reduces its bus voltage to reduce the DFIG capability in fast control of reactive power is used and bus voltages are controlled and grid load consequently. These methods usually use frequency deviation (?f) or rate of change of frequency (df/dt) as a criterion of active power imbalance intensity. The impact of using each of these indexes in improving frequency deviations is analyzed. For contribution of wind farms in primary frequency control, they should be equipped with some amount of spinning reserve power. Providing reserve power by a wind farm is different with conventional generation plants because in a wind farm, wind speed determines the available power. So reserve power is changed according to wind condition. The reserve power is provided by Keywords: Frequency control, Wind farm, Doubly-fed induction generators, Frequency deviation index, Rate of chang of frequency index.
در این پایان نامه ژنراتورهای القایی دو تحریکه بعنوان یکی از پرکاربردترین ژنراتورهای مورد استفاده در نیروگاه های بادی مورد بررسی قرار می گیرند. همچنین نحوه ی اثرگذاری این نیروگاه ها بر بحث کنترل فرکانس شبکه مورد مطالعه قرار می گیرد و روش های موجود جهت مشارکت این نیروگاه ها در بهبود کنترل فرکانس شبکه معرفی می شود. وجود مبدل الکترونیک قدرت در این ساختار امکان کنترل سریع و مستقل توان های اکتیو و راکتیو را فراهم می آورد. این امر باعث می شود تا توان اکتیو خروجی ژنراتورهای القایی دو تحریکه بر خلاف ژنراتورهای سنکرون معمولی به تغییرات فرکانس سیستم چندان حساس نباشد و از نظر شبکه این ژنراتورها دارای اینرسی ناچیزی باشند. از این رو افزایش نیروگاه های بادی مبتنی بر این نوع ژنراتورها چنانکه همراه با حذف واحدهای سنتی باشد باعث کاهش اینرسی کلی سیستم خواهد شد و افزایش افت فرکانس سیستم و همچنین نرخ تغییرات فرکانس سیستم در پی وقوع عدم تعادل توان اکتیو در شبکه را به دنبال خواهد داشت. از سوی دیگر توربین های بادی سرعت متغیر بالقوه امکان مشارکت در بهبود کنترل فرکانس سیستم را دارا هستند. برای استفاده از این قابلیت ها می بایست اصلاحاتی در روش های کنترلی آنها صورت پذیرد. روش های موجود برای مشارکت نیروگاه های بادی در کنترل فرکانس شبکه به دو دسته ی روش های کوتاه مدت و روش های مشارکت در کنترل اولیه ی فرکانس تقسیم بندی می گردند. در روش های کوتاه مدت ایده ی اصلی استفاده از انرژی جنبشی موجود در جرم توربین است. در این روش با اصلاح حلقه ی کنترل توان اکتیو در سیستم کنترل ژنراتور القایی دو تحریکه، شرایطی فراهم می آید تا نیروگاه بادی در هنگام تغییرات فرکانس شبکه توان اکتیو خروجی خود را متناسب با فرکانس تغییر دهد. برای تشخیص میزان عدم تعادل توان معمولاً از دو شاخص افت فرکانس و نرخ تغییرات فرکانس استفاده می شود. در روش دیگر سعی می شود تا از قابلیت ژنراتورهای القایی دو تحریکه در کنترل ولتاژ بهره گرفته شود. در این روش با کنترل ولتاژ شبکه متناسب با فرکانس، بار سیستم بنحوی کنترل می شود که عمل کنترل فرکانس بهتر صورت پذیرد. البته این روش در شبکه هایی که بار حساس به ولتاژ در آنها کم است کارآیی چندان ندارد و می تواند به عنوان روش مکمل برای روش های قبلی (استفاده از انرژی جنبشی جرم) بکار رود. با این حال روش های فوق دارای محدودیت هایی نیز هستند که کاربرد آنها را بویژه در سرعت های باد زیاد و کم محدود می کند. همچنین روش های مشارکت نیروگاه بادی در کنترل اولیه ی فرکانس معرفی می گردند. در این پایان نامه روشی برای استفاده بهینه تر از قابلیت های ژنراتورهای القایی دو تحریکه ارائه می گردد. این روش مبتنی بر تخمین مقدار عدم تعادل توان اکتیو درشبکه و تزریق آن توسط نیروگاه بادی بلافاصله پس از وقوع عدم تعادل است. کلمات کلیدی: 1- کنترل کوتاه مدت فرکانس 2-نیروگاه بادی 3-ژنراتورالقایی دو تحریکه 4- شاخص افت فرکانس5- شاخص نرخ تغییرات فرکانس

ارتقاء امنیت وب با وف بومی