High Performance Reduced Order Models for Wind Turbines with Full-Scale Converters Applied on Grid Interconnection Studies

Abstract

Wind power has achieved technological evolution, and Grid Code (GC) requirements forced wind industry consolidation in the last three decades. However, more studies are necessary to understand how the dynamics inherent in this energy source interact with the power system. Traditional energy production usually contains few high power unit generators; however, Wind Power Plants (WPPs) consist of dozens or hundreds of low-power units. Time domain simulations of WPPs may take too much time if detailed models are considered in such studies. This work discusses reduced order models used in interconnection studies of synchronous machines with full converter technology. The performance of all models is evaluated based on time domain simulations in the Simulink/MATLAB environment. A detailed model is described, and four reduced order models are compared using the performance index, Normalized Integral of Absolute Error (NIAE). Models are analyzed during wind speed variations and balanced voltage dip. During faults, WPPs must be able to supply reactive power to the grid, and this characteristic is Energies 2014, 7 7695 analyzed. Using the proposed performance index, it is possible to conclude if a reduced order model is suitable to represent the WPPs dynamics on grid studies.

A Comparative Study into Enhancing the PV Penetration Limit of a LV CIGRE Residential Network with Distributed Grid-Tied Single-Phase PV Systems

“…The active power injected into the grid at the PCC for a particular PV system depends upon I dref , which is calculated using the PQ theory [33]. For detailed modelling, see [34].…”

“…To quantify the voltage magnitude and unbalance at all buses, a performance index (PI) is defined in Equation 5. Several disparate PIs are proposed in the literature [34][35][36]. Because the assessment of voltage quality highly depends on PI definition, it is crucial to delineate PI.…”

Modelo Simplificado para as Sequências Positiva e Negativa do Sistema de Conversão Eólico-Elétrico Baseado em Gerador de Indução Duplamente Alimentado

“…No controle vetorial clássico, somente as componentes dq 1 da corrente do rotor são controladas e portanto só é possível o controle de duas das componentes de potência de (30), em geral as potências ativa e reativa médias ( 0 e 0 ). Porém, ao se controlarem também as componentes dq 2 da corrente do rotor, dois outros parâmetros podem ser controlados, sendo que em [9] são tratados dos seguintes objetivos: I. Corrente de rotor equilibrada ( 2 = 2 = 0).…”

“…Para se confirmar que as referências de corrente foram devidamente determinadas e que o controle está atuando de forma adequada, é necessário o cálculo das componentes das potências ativa e reativa do estator. Para tal, de (30), as tensões da rede elétrica e correntes do estator devem estar representadas nos referenciais dq 1 e dq 2 .…”

Estimação de Parâmetros e Controle de um Gerador de Indução Duplamente Alimentado Durante a Sincronização com a Rede Elétrica

“…Além destas, a Figura 9 também traz a resposta simulada da planta com ′ = 0,5712 Ω (a planta com os valores de ′ e ′ da Tabela II), de forma a mostrar como esta difere das respostas obtidas a partir do método de estimação de parâmetros proposto. Para avaliar de forma quantitativa a aproximação das curvas simuladas em relação às obtidas experimentalmente, será utilizado o índice de desempenho proposto em [26], chamado de integral normalizada do erro absoluto (NIAE, do inglês Normalized Integral of Absolute Error), sendo:…”