Stand-alone wind energy conversion system with pmsg and energy storage

• Autorzy: Gajewski P.

Warianty tytułu

PL

Autonomiczny system przetwarzania energii wiatru z generatorem pmsg i układem akumulacji energii

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The paper presents the stand-alone wind energy conversion system with permanent magnet synchronous generator (PMSG). The considered system is composed of wind turbine, PMSG, Switch Mode Rectifier (SMR), bidirectional DC/DC converter and Load Side Converter (LSC). The battery energy storage device is connected to the wind energy conversion system through the DC/DC bidirectional converter. In the control of SMR the maximum power point tracking (MPPT) algorithm including Hill Climbing Search method (HCS) has been applied. The application of HCS algorithm allows obtaining of the maximum power from the wind turbine independently from wind turbine power characteristics. The control of the LSC allows regulating the value of the amplitude and frequency of the load voltage. In order to obtain high power quality of energy the three-phase LC filter has been used in the output circuits of the LSC. The simulation studies have been carried out in order to evaluate the efficiency of the considered control strategy. The simulation results confirmed the high efficiency and high accuracy of the considered stand-alone wind energy conversion system.

PL

W artykule przedstawiono autonomiczny system elektrowni wiatrowej z generatorem synchronicznym o magnesach trwałych (PMSG). Rozpatrywany system składa się z: generatora PMSG, prostownika diodowego, przekształtnika DC/DC typu Boost, dwukierunkowego przekształtnika DC/DC oraz przekształtnika obciążenia. Do sterowania przekształtnika DC/DC typu Boost zastosowano algorytm śledzenia mocy maksymalnej MPPT z wykorzystaniem algorytmu HCS. Algorytm HCS pozwala na uzyskanie maksymalnej mocy z turbiny wiatrowej bez dokładnej znajomości charakterystyk turbiny wiatrowej. Do układu przetwarzania energii wiatru zastosowano również system baterii magazynujących energię z dwukierunkowym przekształtnikiem DC/DC. Przekształtnik obciążenia LSC pozwala na sterowanie wartością napięcia i częstotliwości na obciążeniu. Dla uzyskania wysokiej jakości energii, na wyjściu przekształtnika obciążenia zastosowano trójfazowy filtr LC. W celu potwierdzenia skuteczności rozpatrywanych metod sterowania przeprowadzono badania symulacyjne. Wykonane badania symulacyjne potwierdziły wysoką dokładność i skuteczność rozpatrywanych układów i algorytmów sterowania autonomicznego systemu przetwarzania energii wiatru.

Słowa kluczowe

EN

wind turbine; PMSG; stand-alone system; battery energy storage; hill climbing search; simulation studies

PL

turbina wiatrowa; PMSG; system autonomiczny; akumulacja energii; poszukiwanie punktu; mocy maksymalnej HCS; badania symulacyjne

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz - Górnośląski Instytut Technologiczny
• Czasopismo: Maszyny Elektryczne : zeszyty problemowe
• Rocznik: 2017
• Tom: Nr 1 (113)
• Strony: 141--146
• Opis fizyczny: Bibliogr. 9 poz., rys.

Twórcy

autor

Gajewski P.

• Wrocław University of Science and Technology, Wrocław

Bibliografia

• [1]. El-sebaii A.M., Hamad M.S., Helal A.A.: “A sensorless MPPT technique for a grid connected PMSG wind turbine system”, Renewable Power Generation Conference (RPG 2013), 2013, str. 1-6.
• [2]. Errami Y., Maaroufi M., Ouassaid M.: “Modeling and control strategy of PMSG based variable speed wind energy conversion system”, International Conference on Multimedia Computing and Systems (ICMCS), 2011, str. 1-6.
• [3]. Gajewski P., Pieńkowski K.: “Control of a variable speed wind turbine system with PMSG generator”, Maszyny Elektryczne-Zeszyty Problemowe, nr 107, 2015, str. 75-80.
• [4]. Haqye M. E., Muttaqi K. M., Negnevitsky M.: “Control of a stand-alone variable speed wind turbine with a permanent magnet synchronous generator”, IEEE Power and Energy Society, 2008, str. 1-8.
• [5]. Hussein M.M., Senjyu T., Orabi M., Wahab M.A.A., HAMANDA M.: “Control of a stand-alone variable speed wind energy supply system”, Applied Sciences, 2013, str. 437-456.
• [6]. Lalouni S., Rekioua D., Idjdarene K., Tounzi A. M.: “Comparative study between MPPT algorithm applied to wind energy conversion system”, Electrical Power & Energy Conference (EPEC), 2009, str. 1-6.
• [7]. Li X-P., Fu W-L., Shi Q-J., Xu J-B., Jiang Q-Y.: A fuzzy logical control strategy for PMSG wind generation system, Journal of Electronic Science and Technology, vol. 11, NO. 1, 2013, str. 72-77.
• [8]. Molina M.G., Sanchez A.G., Lede A.M.R.: “Dynamic modeling of wind farms with variablespeed direct-driven PMSG wind turbines”, Transmission and Distribution Conference and Exposition: Latin America (T&D-LA), IEEE/PES, 2010, str. 816-823.
• [9]. Sayeef S., Mendis N., Muttaqi K., Perera S.: “Enhanced Reactive Power Support of a PMSG Based Wind Turbine for a Remote Area Power System”, Universities Power Engineering Conference (AUPEC), 2010 20th Australasian, 2010, str. 1-8.
• [10]. Wu B., Yongqiang L., Navid Z. Samir K.: “Power Conversion and Control of Wind Energy”, John Wiley & Sons, INP., Publication 2011

Uwagi

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę (zadania 2017).