Abstract
A doubly-fed induction generator’s (DFIG’s) sensitivity to external faults has motivated researchers to investigate the impact of various grid disturbances, such as voltage sags and short circuit faults, on its low-voltage ride-through (LVRT) capability. However, no attention has been paid to the impact of internal faults in voltage source converters (VSCs), that interface a DFIG with the grid, on the dynamic performance of the machine. This paper investigates the impacts of various VSC faults, on the dynamic performance and LVRT capability of a DFIG. Faults such as open and short circuit within VSC switches and across the DC-link capacitor are considered in this paper. The impact of internal VSC faults when they occur within the grid side converter (GSC) and rotor side converter (RSC) is investigated. Compliance of the voltage profiles of a DFIG with the LVRTs specified in the recent grid codes of the USA, Spain, Mexico, Denmark, Ireland, Germany, Quebec and the UK are examined for the faults studied. The simulation results show that these faults should be considered in designs of protection systems aimed at avoiding any catastrophic failure of the converter switches or wind turbine
چکیده
حساسیت ژنراتورهای القایی دو سو تغذیه به خطاهای بیرونی، این انگیزه را برای محققان بوجود آورده است که تاثیر اغتشاشات گوناگون شبکه مانند فروافتادگی ولتاژ و خطاهای اتصال کوتاه بر روی قابلیت گذر از ولتاژ کم(LVRT)، DFIG را بررسی کنند . با وجود این هیچ توجهی به تاثیر خطاهای داخلی در کانورترهای منبع ولتاژ (VSC ها) که واسط بین DFIG و شبکه هستند، بر روی عملکرد دینامیکی ماشین نشده است . این مقاله تاثیر خطاهای گوناگون VSC بر روی عملکرد دینامیکی و قابلیت LVRT، DFIG را بررسی میکند . در این مقاله خطاهای مانند مدار باز و اتصال کوتاه در داخل سوئیچ‌های VSC و بر روی خازن لینک DC مورد بررسی قرار میگیرند . خطاهای داخلی VSC وقتی که در داخل کانورتر سمت شبکه(GSC) و کانورتر سمت رتور(RSC) اتفاق می‌افتند مورد بررسی قرار میگیرند . با پذیرفتن پروفیل ولتاژ یک DFIG با LVRT های مشخص شده، کدهای شبکه اخیر امریکا، اسپانیا، مکزیک، دانمارک، ایرلند، آلمان، کوبا و بریتانیا برای بررسی خطا‌ها مورد آزمایش قرار میگیرند . نتایج شبیه سازی نشان میدهد که این خطا‌ها باید در طراحی سیستم‌های حفاظت با هدف جلوگیر‌ی از خطاهای فاجعه‌بار در سوئیچ‌های کانورتر یا توربین‌های بادی در نظر گرفته شوند .
1-مقدمه
انرژی باد به یکی از محبوب‌ترین منابع انرژی تجدیدپذیر سبز در سرتاسر جهان تبدیل شده است . کل مقدار جهانی، تولید حاصل از باد، که در دوره زمانی بین سال‌های 1996 تا 2011 نصب شده‌اند به 238 . 351 گیگا وات رسیده است[1] و انتظار میرود تا سال 2020 انرژی باد 10 درصد تولید برق دنیا را تامین کند[2] . در بین توربین‌های بادی فرکانس ثابت، سرعت متغییر، ژنراتورهای القایی دو سو تغذیه(DFIG) بخاطر مزایایی که دارند، کاندیدای محبوبی برای سیستم‌های تبدیل انرژی باد (WECS)[3-6] هستند وهمچنین در مقایسه با ژنراتورهای القایی سرعت ثابت، DFIG ها توانایی بهره‌گیری بیشتری از نیروی باد را دارند و دارای استرس‌های مکانیکی و نویز صوتی کمتری هستند[4] و در مقایسه با ژنراتورهای سرعت متغییر با ساختار کامل در مواردی مانند اندازه، هزینه، تلفات و وزن کانورتر کوچک آن، برتری دارد...