بررسي تاثير كنترل توان راكتيو در ميزان انتشار فليكر و هارمونيك توربين بادي مجهز به ژنراتور القايي دو سو تغذيه

Investigation of Reactive Power Control Effects on Flicker and Harmonics Emission of a DFIG Wind Turbine

يكي از مباحثي كه در مورد نيروگاههاي بادي بايد مدنظر قرار گيرد، مساله نوسان ولتاژ يا فليكر است كه با توجه به ماهيت متغير سرعت باد و در نتيجه اعوجاجهاي احتمالي در توان و ولتاژ توربين‌ها نيازمند بررسي است. علاوه بر اين، به دليل استفاده از مبدلهاي الكترونيك قدرت، نيروگاههاي بادي مي‌توانند يكي از منابع توليد هارمونيك در سيستم قدرت نيز باشند. انتشار فليكر و اعوجاجات هارمونيكي از اين توربينها متاثر از سرعت و نوسانات باد، نوع ژنراتور و شرايط شبكه (براي مثال ظرفيت اتصال كوتاه و امپدانس شبكه) است. اين مقاله ابتدا به مدل‌سازي فليكرمتر، مطابق با استاندارد IEC و الگوريتم مربوط به آن پرداخته و در ادامه يك توربين بادي سرعت متغير در سطح مگاوات با يك ژنراتور القايي دو سو تغذيه را در نرم‌افزار Matlab/Simulink شبيه‌سازي نموده است. ميزان انتشار فليكر و توليد اعوجاج هارمونيكي در طول عملكرد پيوسته با استفاده از روشهاي كنترل توان راكتيو خروجي توربين بادي مورد ارزيابي قرار مي‌گيرند. نتايج شبيه‌سازي نشان مي‌‌دهند كه كنترل توان راكتيو خروجي توربين بادي، تاثير بسزايي در كاهش نوسانات ولتاژ ناشي از سرعت و شدت نوسانات باد و شرايط شبكه ايفا مي‌كند اما به دليل مسايل هارمونيكي لازم است تا بين كاهش انتشار فليكر و افزايش هارمونيك در شبكه مصالحه‌اي صورت پذيرد تا به نحو مطلوبي كيفيت توان در اين نيروگاهها بهبود يابد.

One of the most important power quality aspects in wind farms is voltage fluctuation or flicker which should be investigated due to the nature of wind speed variations. These variations result in power and voltage fluctuations at the load bus. Moreover, the wind generation systems may be assumed as a harmonics source because of their power electronic converters. There are numerous factors that affect flicker and harmonic emission of grid-connected wind turbines during continuous operation, such as wind characteristics (e.g. mean wind speed, turbulence intensity), type of generator and grid conditions (e.g. short circuit capacity, grid impedance angle). In this paper, an IEC based flickermeter is first modeled and then a variable speed wind turbine has been simulated by Matlab/Simulink software. The flicker and harmonics emissions of wind turbines equipped with DFIG during continuous operation and using output reactive control are investigated. The simulation results show that control of wind turbine output reactive power is an effective means for flicker mitigation during continuous operation. However, there should be a compromise between flicker reduction and harmonics level increase to enhance the whole power quality of wind turbine.