دانلود رایگان ترجمه مقاله کنترل توان راکتیو برای انتقال نیروی باد (ietresearch سال 2017)

Coordinated control strategy of reactive power for large-scale wind power transmission by LCC-HVDC links

مبتدی (مناسب برای درک مفهوم کلی مطلب) 

2. مدل سیستم
سیستم مطالعه شده در شکل 1 نشان داده شده است. سیستم مزرعه بادی PMSG را بعنوان منبع انرژی به کار می رود، در حالی که LCC-HVDC برای انتقال توان مسافت طولانی از منبع به مرکز بار استفاده می شود. فیلترهای AC در هر دو مبدل DC برای فیلتراسیون هارمونیک ها و برای جبرانسازی توان راکتیو راه اندازی می-شود. یک SC در هر ایستگاه مبدل به کار می رود تا با فیلترهای AC همکاری کند. در این مطالعه، تاثیر مرکز بار در جانب مبدل HVDC مورد غفلت قرار می گیرد، و این بعنوان سیستم AC قدرتمند در نظر گرفته می شود. یک منبع ولتاژ ثابت متشکل از یک امپدانس منبع بعنوان مرکز بار برای ساده سازی آنالیز استفاده می شود [1].

2.1 سیستم PMSG
مدل دقیق PMSG در [12] بحث میشود. مدل PMSG به کار رفته بصورت مختصر در اینجا ارائه شده است. توپولوژی سیستم PMSG درشکل 2 نشان داده شده است. توربین بادی بصورت مستقیم به PMSG متصل می شود، که بیشتر به یک مبدل تماما کنترل شده تغذیه میشود. این شامل یک یکسوساز مدولاسیون عرض پالس (PWM)، یک مدار متوسط سرعت و یک مبدل PWM است، تا عملکرد خروجی قدرت را بهبود بخشد. روش کنترل PWM استفاده شده برای ارائه خروجی ولتاژ ثابت است. همچنین، ردیابی حداکثری قدرت در سیستم کنترل به کار می رود.

2.2 سیستم HVDC
مدل HVDC ارائه شده مبتنی بر مدل بنچمارک CIGRE HVDC است، که در آن کنترل قطب در سیستم کنترل HVDC ادغام می یابد [13].
مبدل 12 قطبی در هر دو یکسوساز و مبدل استفاده می شود. یکسوساز کنترل جریان DC ثابت و کنترل زوایه آتش زنی ثابت را به کار می برد، در حالی که کنترلر اینورتر متشکل از کنترل ولتاژ DC ثابت، کنترل محدودساز مرتبه جریان ولتاژ مستقل و کنترل زاویه انقراض ثابت است. همپوشانی تعویض و تغییر و همچنین تاثیر تغییر تپ در آنالیز نادیده گرفته می شود.

3. کنترل توان راکتیو هماهنگ
در سیستم LCC-HVDC برای انتقال نیروی باد، مقدار تنظیم توان اکتیو DC را می توان به سرعت تنظیم کرد تا با خروجی نوسان نیروگاه های بادی هماهنگ شود. به طور سنتی، فیلترهای AC باید برای حفظ تعادل توان راکتیو نیز عمل کنند. با این حال، اگر قدرت باد به طور مکرر در نوسان باشد، زمان عملکرد فیلترهای AC افزایش می یابد. در همین حال، به دلیل تعویض فیلتر AC، تنظیم ناپیوسته است. استفاده از SC به عنوان RPCD برای همکاری با فیلترهای AC قادر به تحقق RPC مداوم و کاهش زمان عمل فیلترهای AC خواهد بود.

3.1. تعیین ظرفیت RPCD
الزام به جبرانسازی توان راکتیو سیستم DC به توان راکتیو مصرف شده توسط مبدل بستگی دارد، که در آن ظرفیت و گروهبندی RPCDS را میتوان مشخص نمود.

ظرفیت و گروه بندی فیلترهای AC با اصول مهندسی تعیین و مشخص می گردد. کنترل سوئیچینگ فیلترهای AC اجتناب از سوئیچینگ مکرر دستگاه را در نظر می گیرد، در نتیجه منطقه مرده یک واحد فیلتر AC بایستی تعریف شود. در حالت معمول، مقدار بعنوان ایجاد می شود.
SC بعنوان RPCD دینامیکی در سیستم ادغام می شود. ظرفیت آن باید نیاز به تنظیم مستمر، با حاشیه کافی را برآود سازد، و همچنین بایستی اقتصادی لحاظ گردد. مقدار بین (منطقه مرده واحد فیلتر سوئیچینگ) و است، و برای ایجاد می شود.

3.2. استراتژی RPC هماهنگ
جریان استراتژی RPC ارائه شده در یک دوره در شکل 3 نشان داده شده است. چرخه محاسبه با 0.5 s تنظیم می شود. نخست، مبادله توان راکتیو جریان توسط سیگنال های اندازه گیری شده در سیستم AC/DC محاسبه می شود. در حالی که برابر با 0 است، هیچ PRCD فعالیت نمی کند. بعبارتی دیگر، اختلاف بین و تقاضای توان راکتیو مشخص میشود. در نتیجه، اگر تفاوت تحت محدوده باشد، توان راکتیو ارائه شده یا جذب شده توسط SC از به تنظیم میشود. با اینحال، اگر اختلاف فراتر ازمحدوده باشد، فیلتر AC بایستی تغییر یابد.

4. نتایج شبیه سازی و ارزیابی
شبیه سازی با استراتژی کنترل ارائه شده توسط PSCAD/EMTDC برای یک مزرعه بادی 200 مگاوات PMSG با استفاده از لینک های LCC-HVDC انجام می شود. خروجی قدرت مزرعه بادی و همچنین تقاضای
توان راکتیو در ایستگاه های مبدل نوسان می یابد. پارامترهای مربوط به سیستم مطالعه شده در جدول 1 داده شده است. در جانب اینورتر، تنها فیلترهای AC بعنوان RPCD برای ساده سازی مورد استفاده قرار می گیرد.
شتاب باد در طول شبیه سازی تغییر پیدا می کند همانطور که در شکل 4 نشان داده شده است، که حاوی مولفه تندباد، باد رمپ یا پلکانی و باد نویز است. در ابتدا سرعت باد با مقدار رتبه بندی خودش یعنی 11.3 m/s تنظیم می شود. پس از 1 ثانیه، یک افت ناگهانی از 11.3 تا 9 m/s وجود دارد و در نتیجه این امر ادامه می یابد تا به 7.5 m/s برسد و سرعت باد بین 7.5 و 9 متر بر ثاتیه در نوسان است. بنابراین پس از 1 ثانیه، ناگهانی سرعت به 11.3 m/s افزایش می یابد و در15 ثانبه به بیشتر از 13.5 متر بر ثانیه می رسد، در نتیجه سرعت باد نوسانی بین 8 و 11.3 m/s را در طول 3.5 ثانیه تجربه می کند.

(الف) خروجی توان اکتیو: خروجی توان مزرعه بادی ا،ز و توان DC در شکل 5 نشان داده شده است. خروجی توان مزرعه بادی متفاوت از سرعت باد است. درحالت پایدار، مقدار 200 MW است، و زمانی که سرعت باد تا 9 متر بر ثانیه کاهش می یابد این مقدار تا 800 مگاوات کاهش می یابد. در نتیجه، این مقدار تا 200 مگاوات افزایش می یابد و سپس دچار افت و نوسان می شود. قدرت DC با خروجی قدرت باد با تغییر جزئی در تاخیر در اطراف 0.1 ثانیه حفظ می شود.
(ب) خروجی توان راکتیو: خروجی توان راکتیو مزرعه بادی در شبیه سازی برای صفر کنترل می شود. نتیجه شبیه-سازی تقاضای توان راکتیو در جانب یکسوساز در شکل 6 نشان داده شده است. با توجه به تغییر توان انتقالی DC، تقاضای توان راکتیو یکسوساز نیز تغییر می یابد.
توان راکتیو توسط فیلترهای AC تغذیه و تامین قدرت می شود و SC از نوسانات تقاضای توان راکتیو پیروی میکند. توان راکتیو تغذیه شده توسط فیلترهای AC و SC در شکل 7 نشان داده شده است. توان راکتیو تولید شده توسط فیلترهای AC stair-stepping است در حالی که کنترل SC مستمر و مداوم است. نتیجه شبیه سازی مبادله توان راکتیو در شکل 8 نشان داده شده است. اگر نسبت به ظرفیت SC مزیت و برتری ندارد، پس SC صرفا سریع فعالیت میکند تا تعادل توان را حفظ کند. بعبارتی دیگر، فیلتر(های) AC سوئیچ میشود. با توجه به نتیجه شبیهسازی در شکل 8، مبدله توان راکتیو کنترل میشود تا نسبتا کوچک (نه بیشتراز 160 MVar) باشد و تنظیمات نیز مستمر میباشد