In this paper, a static synchronous compensator (STATCOM) with a voltage controller is proposed to mitigate the potential of sub synchronous resonance (SSR) in a series compensated induction-generator (IG)-based wind farm. Detailed eigenvalue analysis is performed to demonstrate that IG effect SSR is successfully alleviated by STATCOM. The results are validated through electromagnetic transient simulation with PSCAD/EMTDC. The impacts of symmetrical fault at different locations and collector cables are investigated, and the effectiveness of the proposed STATCOM controller is illustrated. It is shown that a three-phase fault close to the wind farm may cause severe oscillations in the point of common coupling (PCC) voltage, electromagnetic torque, and shaft torque of the wind turbine generator. To examine this situation, an equivalent circuit analysis is presented, which predicts the band of resonant speeds within which the wind turbine becomes unstable. The study is extended to other commercially available IGs, which also show the potential for SSR even at realistic levels of series compensation levels, and the capability of the proposed STATCOM controller to obviate its occurrence

چکیده

در این مقاله، یک جبران ساز سنکرون استاتیک (STATCOM) به همراه یک کنترلر ولتاژ به منظور حذف تشدید زیر سنکرون (SSR) در یک مزرعه بادی مبتنی بر ژنراتور القایی (IG) جبران سازی شده به صورت سری، پیشنهاد شده است. تحلیل مقدار ویژه دقیق برای این منظور مورد استفاده قرار گرفته است که هدف از آن، نشان دادن کاهش اثر IG روی SSR به کمک STATCOM می باشد. نتایج به وسیله شبیه سازی حالت گذرای الکترومغناطیسی در محیط PSCAD/EMTDC مورد ارزیابی قرار گرفته اند. اثرات خطاهای متقارن در مکان های مختلف و کابل های کلکتور مورد بررسی قرار گرفته و کارآمدی کنترلر STATCOM پیشنهادی به اثبات رسیده است. در این مقاله نشان داده شده است که یک خطای سه فاز در نزدیکی مزرعه بادی ممکن است سبب نوسانات شدیدی در نقطه اتصال مشترک (PCC) ولتاژ، گشتاور الکترومغناطیسی و گشتاور شفت ژنراتور توربین بادی شود. به منظور بررسی این شرایط، تحلیلی از مدار معادل آن، ارائه شده است که محدوده سرعت های تشدیدی را که در آن توربین بادی ناپایدار می شود، پیش بینی می کند. تحقیق پیش رو همچنین برای سایر IG های موجود در صنعت نیز صورت گرفته و پتانسیل وقوع SSR در خطوط واقعی و خطوط جبران سازی شده سری و همچنین قابلیت کنترلر STATCOM پیشنهادی برای جلوگیری از وقوع آن، به اثبات رسیده است.

1-مقدمه

با افزایش سریع مزرعه های بادی در سطح دنیا، خطوط انتقال به منظور تسهیل انتقال حجم زیاد توان تولیدی توسط نیروگاه بادی در شبکه، می بایست جبران سازی سری شوند. با این وجود، وجود خازن های سری در خط ممکن است سبب SSR در ژنراتورهای توربین بادی شود. تحلیل مقدار ویژه جامعی توسط شبیه سازی های PSCAD در زمینه پیش بینی SSR در یک مزرعه بادی مبتنی بر IG تک قفسه در مرجع [9] ارائه شده است. مدل حوزه فرکانسی یک مزرعه بادی متصل به خطوط جبران سازی شده سری در مرجع [10] بررسی شده که هدف آن تحلیل پتانسیل نوسانات پیچشی است...