Abstract
This paper analytically investigates the effects of system and controller parameters and operating conditions on the dynamic and transient behavior of wind turbines (WTs) with doubly-fed induction generators (DFIGs) under voltage dips and wind speed fluctuations. Also, it deals with the design considerations regarding rotor and speed controllers. The poorly damped electrical and mechanical modes of the system are identified, and the effects of system parameters, and speed/rotor controllers on these modes are investigated by modal and sensitivity analyses. The results of theoretical studies are verified by time domain simulations. It is found that the dynamic behavior of the DFIG-based WT under voltage dips is strongly affected by the stator dynamics. Further, it is shown that the closed loop bandwidth of the rotor current control, rotor current damping, DFIG power factor and the rotor back-emf voltages have high impact on the stator modes and consequently on the DFIG dynamic behavior. Moreover, it is shown that the dynamic behavior of DFIG-based WT under wind speed fluctuation is significantly dependent on the bandwidth and damping of speed control loop
چکیده
این مقاله به صورت تحلیلی به بررسی اثرات سیستم و پارامترهای کنترلکننده و شرایط کاری بر روی رفتار دینامیکی و گذرای توربین‌های بادی با ژنراتور القایی تغذیهم ضاعف تحت افت ولتاژها و نوسانات سرعت باد می‌پردازد. همچنین، به ملاحظات طراحی در مورد کنترلکننده‌های روتور و سرعت می‌پردازد. حالات میراشده ناچیز الکتریکی و مکانیکی سیستم شناسایی میشوند و اثرات پارامترهای سیستم، و کنترلکننده‌های سرعت/روتور در این حالات بوسیله تجزیه و تحلیل حساسیت و کیفیت بررسی میشوند. نتایج مطالعات نظری بوسیله شبیه سازی های حوزه زمانی بررسی میشوند. آشکار میشود که رفتار دینامیکی توربین بادی مبتنی بر DFIG تحت افت ولتاژها به شدت تحت تاثیر دینامیک‌های استاتور می‌باشد. علاوه بر این، نشان داده میشود که پهنای باند حلقه بسته کنترل جریان روتور، میرایی جریان روتور، ضریب قدرت DFIGو ولتاژهای نیرومحرکه برگشتی روتور تاثیر زیادی بر روی حالات استاتور و در نتیجه بر روی رفتار دینامیکی DFIG دارند. علاوه بر این، نشان داده میشود که رفتار دینامیکی توربین بادی مبتنی بر DFIG تحت نوسانات سرعت باد به طور قابل توجهی به پهنای باند و میرایی حلقه کنترل سرعت بستگی دارد.