كنترل يكپارچه ژنراتور القايي، محدودكننده جريان خطا و ذخيره ساز انرژي در مزارع بادي

Integrated control scheme for induction generator, fault current limiter, and energy storage in wind farms

يكي از مشكلات مهم سيستم هاي قدرت كه داراي مزارع بادي با ژنراتورهاي القايي دوسوتغذيه هستند قابليت ايستادگي در مقابل خطاي اين ژنراتورها و نوسانات توان خروجي آنهاست. در مواقعي كه اين ژنراتورها توان قابل توجهي از سيستم قدرت را تامين مي كنند خروج آنها در هنگام خطا، باعث ناپايداري شبكه مي شود. طبق نيازهاي جديد بر اساس كدهاي شبكه، در مواقع خطا كه ولتاژ در پايانه ژنراتور افت مي كند، بايستي به منظور حفظ پايداري سيستم، مزارع بادي در شبكه باقي بمانند. به منظور رفع اين مشكل، از ابررساناي محدود كننده جريان خطا به منظور محدود كردن جريان خطا و همچنين ابررساناي ذخيره ساز انرژي مغناطيسي به منظور جذب و يا تزريق توان در مواقع مورد نياز براي كم كردن نوسانات توان استفاده مي شود. در اين مقاله، روشي جهت كنترل هماهنگ ژنراتور القايي دوسوتغذيه، ابررساناي ذخيره ساز انرژي مغناطيسي و ابررساناي محدود كننده جريان خطا با استفاده از الگوريتم بهينه سازي HBB-BC ارائه شده است. اهداف اين بهينه سازي شامل حداقل سازي ظرفيت هسته مورد نياز ذخيره ساز، كاهش انرژي محدود كننده جريان خطا و بهبود ولتاژ شين ژنراتور و كاهش نوسانات توان و سرعت زاويه اي ژنراتور مي باشد. نتايج شبيه سازي هاي صورت گرفته بر روي شبكه مورد آزمايش، قابليت اين كنترل كننده بهينه را در رسيدن به اهداف فوق نشان ميدهد.

One of main problems of power systems with doubly fed induction generators (DFIG)-based wind farms is their capability of fault ride through (FRT) and output power fluctuations. If these generators provide considerable amounts of power, their outage can lead to system instability. According to the new needs of network codes, wind farms should remain in the network when a fault causes the voltage drop across the generator terminals. To solve this problem, the superconducting fault current limiter (SFCL) is used for limiting the fault current and superconducting magnetic energy storage (SMES) is used for injecting/withdrawing power to reduce power fluctuations. This article carries out the coordinated control of DFIG, SFCL, and SMES by employing the HBB-BC optimization algorithm. Its objective functions include minimization of the required storage core capacity, energy reduction, improvement of generators bus voltage, fault current limiting, reducing power fluctuations, and the generators angular velocity. Simulation results show the ability of this optimal controller in achieving the above indicated objectives.