Abstract
This paper presents a control scheme based on a superconducting magnetic energy storage (SMES) unit to achieve both power flow control and damping enhancement of a novel hybrid wind and marine-current farm (MCF) connected to a large power grid. The performance of the studied wind farm (WF) is simulated by an equivalent 80-MW induction generator (IG) while an equivalent 60-MW IG is employed to simulate the characteristics of the MCF. A damping controller for the SMES unit is designed by using modal control theory to contribute effective damping characteristics to the studied combined WF and MCF under different operating conditions. A frequency-domain approach based on a linearized system model using eigen techniques and a time-domain scheme based on a nonlinear system model subject to disturbance conditions are both employed to validate the effectiveness of the proposed control scheme. It can be concluded from the simulated results that the proposed SMES unit combined with the designed damping controller is very effective to stabilize the studied combined WF and MCF under various wind speeds. The inherent fluctuations of the injected active power and reactive power of the WF and MCF to the power grid can also be effectively controlled by the proposed control scheme
چکیده
مقاله پیش رو به طرح کنترلی براساس واحد ذخیره انرژی مغناطیسی ابررسانا(SMES) در کنترل سیال برق و خفیدگی شدت مزرعه جریان دریایی(MCF) و بادی هیبریدی جدید متصل به یک شبکه برق بزرگ می پردازد. عملکرد مزرعه بادی(WF) مورد بررسی را با ژنراتور القایی(IG)معادل 80-MW و خصوصیات MCF را با ژنراتور القایی 60-MW شبیه سازی نمودیم. با شکلی از تئوری کنترل، کنترل کننده میرایی را برای واحد SMES طراحی کرده تا از خصیصه های میرایی در WF و MCF مورد بررسی تحت شرایط عملیاتی مختلف بهره بگیریم. کارایی طرح کنترل پیشنهادی را با متد فرکانس دامنه مبتنی بر مدل سیستم طولی(خطی) با استفاده از تکنیک های مشخصه و طرح دامنه زمانی مبتنی بر مدل سیستم غیرخطی در شرایط پارازیتی(اختلال) تایید نمودیم. به مصداق نتایج شبیه سازی شده واحد SMES پیشنهادی در ترکیب با کنترل کننده میرایی تاثیر بسزایی در تثبیت ترکیب WF و MCF مورد بررسی در انواع مختلف سرعت باد دارد. نوسانات توان موثر اینجکت شده و توان غیرفعال WF و MCF موجود در شبکه نیرو نیز بخوبی با طرح کنترل پیشنهادی کنترل می شوند.
1- مقدمه
امروزه در انگلستان هم از انرژی بادی و هم انرژی دریایی استفاده می شود. دریا(اقیانوس) منبع بکر و دست نخورده ای است که نقش مهمی در نیازآتی انرژی ایفا می کند. انرژی دریایی شکل های مختلفی دارد که بعنوان منابع بالقوه تولید برق(نیرو) بررسی می شوند. انرژی حاصل از اقیانوس شامل انرژی گرمایی، انرژی موج، انرژی بادی از سمت ساحل، انرژی جزر و مدی، انرژی جریان اقیانوسی و . . .می شود. در آینده ژنراتورهای توربین جریان دریایی(MCTG ها) در ترکیب با ژنراتورهای توربین باد ساحلی(WTG ها) متد جدید تولید انرژی خواهند بود. بهره برداری از انرژی بادی در سال های اخیر رشد و پیشرفت سریع و چشمگیری داشته است که این امر تولید و توسعه سیستم های تبدیل انرژی بادی قدرتمندتر و بزرگتری را می طلبد. امروزه بیش از 28000 WTG با موفقیت در اقصی نقاط جهان بکار می روند....