Analysis of the control system of a wind plant connected to the AC network

Abstract

EN: The dynamics of the development of alternative power sources over the past few decades are presented, which gives reason to talk about the trends in the further development of wind energy. An analysis of the structures and technical characteristics of wind generators is provided, namely, types of electric motors, power circuits of semiconductor converters that provide the generation of electrical energy to the general industrial electrical network. The issue of the possibility of operation of wind generators in wide wind ranges, the issue of emission of reactive power and higher harmonics of currents to the general industrial electrical network, as well as the issue of the efficiency of various structures of wind generators are considered. A wind turbine control system with an asynchronous generator is proposed. A study of transient control processes and energy compatibility of a full energy conversion wind turbine with a power supply network by simulation computer modeling in the Matlab / Simulink software environment is given. The obtained result indicates the possibility of operation of an asynchronous generator with a short-circuited rotor as part of a wind turbine, which makes it possible to provide power to the alternating current network at low wind speeds.

UA: Представлено динаміку розвитку альтернативних джерел живлення за останні декілька десятиліть, що дає підстави говорити про тенденції подальшого розвитку вітрової енергетики. Привeдeнo аналіз структур та технічних характеристик вітрових генераторів, а саме типи електричних двигунів, силові схеми напівпровідникових перетворювачів, що забезпечують генерацію електричної енергії до загальнопромислової електричної мережі. Розглянуто питання можливості роботи вітрових генераторів в широких діапазонах вітру, питання емісії реактивної потужності та вищих гармонік струмів до загальнопромислової електричної мережі, а також питання ККД різних структур вітрогенераторів. Запропоновано систему керування вітровою турбіною з асинхронним генератором. Наведено дослідження перехідних процесів керування та енергетичної сумісності вітроустановки повного перетворення енергії з мережею живлення шляхом імітаційного комп’ютерного моделювання в програмному середовищі Matlab / Simulink. Отриманий результат вказує на можливість роботи асинхронного генератора з короткозамкненим ротором у складі вітроустановки, що дає змогу віддавати потужність до мережі змінного струму при низьких швидкостях вітру.