Abstract
If there is no reactive power exchange between a doubly fed induction generator (DFIG) and a grid, the various characteristics of the power converters in a DFIG wind turbine system cause the lifetime expectancy of a rotor-side converter (RSC) to be significantly less than that of a grid-side converter (GSC). In order to fulfill modern grid codes, over-excited reactive power injection will further reduce the lifetime of the RSC. In this paper, the additional stress of a power semiconductor due to the reactive power injection is first evaluated in terms of a modulation index and the current loading. Then, an optimized reactive power flow is proposed in the case where an over-excited reactive power support is applied with the joint compensation from both the RSC and the GSC. Finally, some experimental validations are performed at a downscale DFIG prototype. It is concluded that, among the different combined reactive power support strategies, the best scheme will tradeoff the lifetime between the GSC and the RSC
چکیده
اگر هیچ تبادل توان راکتیوی بین یک ژنراتور القایی تغذیه دوگانه (DFIG) و یک شبکه وجود نداشته باشد، مشخصه های مختلف مبدل های توان در یک سیستم توربین بادی DFIG باعث می شوند که توقع طول عمر یک مبدل سمت روتور (RSC) به طور قابل توجهی کمتر از یک مبدل سمت شبکه (GSC) باشد. به منظور انجام قوانین شبکه مدرن، تزریق توان راکتیو فوق تحریک، عمر RSC را بیشتر کاهش خواهد داد. در این مقاله، تنش اضافی یک نیمه رسانای قدرت به علت تزریق توان راکتیو، ابتدا بر حسب یک شاخص مدولاسیون و بارگذاری جریان، ارزیابی شده است. سپس، یک پخش بار راکتیو بهینه، در حالتی که یک پشتیبانی توان راکتیو فوق تحریک با جبران سازی مشترک از RSC و GSC به کار رود، پیشنهاد شده است. در نهایت، برخی ارزیابی های آزمایشگاهی در یک نمونه DFIG با مقیاس کوچک، انجام شده است. نتیجه گیری شده که در میان راهبردهای پشتیبانی توان راکتیو ترکیبی مختلف، بهترین طرح، طول عمر را بین GSC و RSC، مصالحه خواهد کرد.
1-مقدمه
ظرفیت جهانی باد در انتهای سال 2013 به نزدیک GW 320 رسید [1]. از آنجا که لازم است یک توربین بادی مدرن، برای بر طرف کردن مشکلات کیفیت توان [2]، مانند یک ژنراتور سنکرون متداول با تنظیم توان راکتیو و توان اکتیو مستقل عمل کند، امروزه الکترونیک قدرت نقشی مهمتری را حتی برای مقیاس کامل یک ژنراتور توربین بادی (برای مثال، یک ژنراتور سنکرون مغناطیس دائم) ایفا می کند...