Energy Management Method for Doubly Fed Induction Generator with Energy Storage

• Autorzy: Iwański G. , Łuszczyk T. , Pura P. , Szypulski M.

Identyfikatory

DOI

10.15199/48.2016.06.37

Warianty tytułu

PL

Zarządzanie rozpływem energii w układzie prądnicy dwustronnie zasilanej z magazynem energii

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The paper describes metod of energy management in standalone doubly fed induction machine supported by supercapacitor energy storage coupled to the DC link of main back-to-back converter through additional bidirectional DC/DC converter. The main finding presented in the paper are the rules according to which the management of energy in this system is feasible. The implementation of this management presented in the paper, based on PI controllers, is only one way, but the rules that govern the behavior of the system may be adapted to other ways eg. based on fuzzy control.

PL

W artykule opisany jest sposób zarządzania rozpływem energii w układzie prądnicy dwustronnie zasilanej pracującej na wyspę wspomaganej superkondensatorowym zasobnikiem energii sprzężonym z obwodem DC przekształtnika back-to-back prądnicy za pomocą dodatkowego dwukierunkowego przekształtnika DC/DC. Głównym osiągnięciem przedstawionym w artykule jest znalezienie zasad według których zarządzanie energii w tym układzie jest możliwe do zrealizowania. Realizacja tego zarządzania oparta na regulatorach PI jest tylko jednym ze sposobów, ale reguły rządzące zachowaniem układu mogą być adoptowane również do innych sposobów np. opartych o sterowanie rozmyte.

Słowa kluczowe

EN

DFIG; doubly-fed induction generator; DPC; direct power control; unbalanced grid voltage

PL

maszyna dwustronnie zasilana; DPC; bezpośrednie sterowanie mocą; sieć asymetryczna

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Przegląd Elektrotechniczny
• Rocznik: 2016
• Tom: R. 92, nr 6
• Strony: 184--189
• Opis fizyczny: Bibliogr. 20 poz., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Iwański G.

• Politechnika Warszawska, Instytut Sterowania i Elektroniki Przemysłowej, ul. Koszykowa 75, 00-662 Warszawa

autor

Łuszczyk T.

• Politechnika Warszawska, Instytut Sterowania i Elektroniki Przemysłowej, ul. Koszykowa 75, 00-662 Warszawa

autor

Pura P.

• Politechnika Warszawska, Instytut Sterowania i Elektroniki Przemysłowej, ul. Koszykowa 75, 00-662 Warszawa

autor

Szypulski M.

• Politechnika Warszawska, Instytut Sterowania i Elektroniki Przemysłowej, ul. Koszykowa 75, 00-662 Warszawa

Bibliografia

• [1] G. Abad, J. Lopez, M. A. Rodriguez, L. Marroyo, G. Iwanski, “Doubly fed induction machine: modelling and control for wind energy generation”, IEEE Press Series in Power Engineering, Wiley-IEEE Press, Dec. 2011.
• [2] S. Muller, M. Deicke, R.W. De Doncker, “Doubly fed induction generator systems for wind turbines”, IEEE Ind. Appl. Mag., vol.8, no.3, pp.26-33, May/June.
• [3] M. Tazil, V. Kumar, R.C. Bansal, S. Kong, Z.Y. Dong, W. Freitas, H.D. Mathur, “Three-phase doubly fed induction generators: an overview”, IET Electric Power Applications, vol.4, no.2, pp.75-89, February 2010
• [4] Y. Zhang, B.T. Ooi, “Stand-Alone Doubly-Fed Induction Generators (DFIGs) With Autonomous Frequency Control”, IEEE Trans. on Power Delivery, vol.28, no.2, pp.752-760, April 2013 under limit (a), and unstable with the stator voltage collapse (b).
• [5] G. Iwanski, P. Pura, T. Luszczyk, M. Szypulski, “Stator voltage harmonics and unbalance compensation of the sensorless standalone doubly fed induction generator”, The Int. Journal For Computation And Mathematics In Electrical And Electronic Engineering - Compel, vol. 33, no. 5, pp. 1741-1760, Sept. 2014.
• [6] R. Pena, J.C. Clare, G.M. Asher, “A doubly fed induction generator using back-to-back PWM converters supplying an isolated load from a variable speed wind turbine”, IEE Proc. on Electric Power Applications, vol.143, no.5, pp.380-387, Sep. 1996
• [7] A. Kumar Jain, V.T. Ranganathan, K. Vijay Kumar, G. Guruswamy, “Diesel Engine Driven Stand-Alone Variable Speed Constant Frequency Slip Ring Induction Generator - Theory and Experimental Results”, Nation. Power Electron. Conf. - NPEC’10, 11-13 June, 2010, IIT Roorkee, India.
• [8] G. Iwanski, W. Koczara, “Power management in an autonomous adjustable speed large power diesel gensets”, Power Electronics and Motion Control Conference - EPEPEMC’08, pp.2164-2169, 1-3 Sept. 2008
• [9] H. Akagi, H. Sato, “Control and Performance of a Doubly-Fed Induction Machine Intended for a Flywheel Energy Storage System”, IEEE Trans. Power Electron., vol. 17, no. 1, pp. 109-116, Jan. 2002.
• [10] G. Iwanski, “Adjustable speed hybrid wind-diesel generation system”, The Int. Journal for Computation and Mathematics in Electrical and Electronic Engineering - Compel, Vol. 30, No.1, p.186-200., Jan. 2011.
• [11] W. Koczara, Z. Chlodnicki, N. Al-Khayat, N.L. Brown, Energy management and power flow of decoupled generation system for power conditioning of renewable energy sources, Power Electronics and Motion Control Conference - EPE-PEMC’08. pp.2150-2155, 1-3 Sept. 2008
• [12] C. Abbey, G. Joos, “A doubly-fed induction machine and energy storage system for wind power generation”, Canadian Conf. on Electrical and Computer Engineering, vol.2, pp.1059,1062, May 2004, Niagara Falls
• [13] C. Abbey, G. Joos, “Integration of energy storage with a doublyfed induction machine for wind power applications”, 2004 IEEE 35th Annual Power Electronics Specialists Conference – PESC’04, vol.3, pp.1964-1968, 20-25 June 2004, Aachen, Germany
• [14] C. Abbey, G. Joos, “Supercapacitor Energy Storage for Wind Energy Applications”, IEEE Trans. on Industry Applications, vol.43, no.3, pp.769,776, May-june 2007
• [15] K. Ibrahima, Zhao Chengyong, Modeling of wind energy conversion system using doubly fed induction generator equipped batteries energy storage system”, 4th Int. Conf. on Electric Utility Deregulation and Restructuring and Power Technol. – DRPT’11, 1780-1787, 6-9 July 2011, Weihai, China
• [16] A. Bouharchouche, E.M. Berkouk, T. Ghennam, B. Tabbache, “Modeling and control of a Doubly fed induction generator with battery-supercapacitor hybrid energy storage for wind power applications”, 4th International Conference on Power Engineering, Energy and Electrical Drives – POWERENG’13, pp.1392,1397, 13-17 May, 2013, Istanbul, Turkey
• [17] A.H.M.A. Rahim, E.P. Nowicki, “Supercapacitor energy storage system for fault ride-through of a DFIG wind generation system”, Energy Conversion and Management, vol. 59, pp. 96–102, 2012
• [18] S.I. Gkavanoudis, C.S. Demoulias, “FRT capability of a DFIG in isolated grids with Dynamic Voltage Restorer and Energy Storage”, 2014 IEEE 5th International Symposium on Power Electronics for Distributed Generation Systems - PEDG, pp. 1-8, 24-27 June 2014,
• [19] A. Yazdani, “Islanded Operation of A Doubly-Fed Induction Generator (DFIG) Wind-Power System with Integrated Energy Storage”, IEEE Canada Electrical Power Conference – EPC’07, pp. 153-159, 25-26 October 2007
• [20] N. Mendis, K.M. Muttaqi, S. Perera, “Management of Low- and High-Frequency Power Components in Demand-Generation Fluctuations of a DFIG-Based Wind-Dominated RAPS System Using Hybrid Energy Storage”, IEEE Trans. on Industry Applications, vol. 50, no.3, pp. 2258-2268, May-June 2014

Uwagi

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę.