Development of wind turbine simulators using PSCAD

• Autorzy: Abo-Khalil A.G. , Lee D.Ch.

Warianty tytułu

PL

Opracowanie symulatora turbin wiatrowych z zastosowaniem programu PSCAD

• Konferencja: Międzynarodowa Konferencja "POWER ELECTRONICS AND INTELLIGENT CONTROL FOR ENERGY CONSERVATION", PELINCEC 2005, Warszawa, 16-19 październik 2005
• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

In this paper, a wind turbine simulator is developed using PSCAD. The wind turbine static characteristics are modeled using the relation among the turbine power, the wind speed, and the blade pitch angle. Also, the dynamic characteristics of the wind turbine are modeled through a two-mass oscillating system, representing the turbine and the generator connected by elastic shaft. The system considered is designed to show the effects of the tower shadow effect and blades asymmetry. Torsional oscillation effect on the drive train is also considered. A pitch angle controller is used to limit the turbine output power to the rated value to protect the coupled generator. Simulation results are presented to verify the wind turbine simulator performance.

PL

W artykule opisano symulator turbin wiatrowych opracowany przy użyciu oprogramowania PSCAD. Charakterystyki statyczne turbin wiatrowych zamodelowano na podstawie zależności pomiędzy mocą turbiny, jej prędkością oraz kątem natarcia łopat wirnika. Ponadto zamodelowano charakterystyki dynamiczne turbin wiatrowych na podstawie oscylacyjnego modelu dwumasowego, reprezentującego turbinę oraz generator połączone na wspólnym, elastycznym wale. Zaprojektowany system uwzględnia efekt cienia aerodynamicznego wytwarzanego przez wieżę turbiny jak również asymetrię łopat wirnika. Uwzględniono również wpływ naprężeń skręcających na zespół napędowy. Zastosowano regulator kąta natarcia łopat wirnika w celu ograniczenia mocy wyjściowej do wartości znamionowej i ochrony sprzężonego generatora. Zaprezentowano wyniki badań symulacyjnych w celu weryfikacji zaprojektowanego symulatora.

Słowa kluczowe

EN

wind energy; turbine simulator; two-mass model; tower shadow; pitch angle control; torsional vibration

PL

energia wiatrowa; symulator turbiny; model dwumasowy; cień wieży; sterowanie kątem natarcia; drganie skręcające

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Przegląd Elektrotechniczny
• Rocznik: 2006
• Tom: R. 82, nr 2
• Strony: 107--112
• Opis fizyczny: Bibliogr. 11 poz., rys.

Twórcy

autor

Abo-Khalil A.G.

autor

Lee D.Ch.

• Yeungnam University, Gyeongbuk, Korea,

Bibliografia

• [1] M.G. Simoes, B.K. Bose and R.J. Spiegel, "Fuzzy logic based intelligent control of a variable speed cage machine wind generation system," IEEE Trans. Power Elec., vol. 12, pp. 87-95, Jan. 1997.
• [2] Z. Lubosny, Wind turbine operation in electric power systems, Springer-Verlag, 2003.
• [3] T. Thiringer and J.-A Dahlberg, "Periodic pulsations from a three-bladed wind turbine," IEEE Trans. Energy Conversion, vol. 16, pp. 128-133, June 2001.
• [4] T. Thiringer, "Power quality measurements performed on a low-voltage grid equipped with two wind turbines," IEEE Trans. Energy Conversion, vol. 11, pp. 601-606, Sept. 1996.
• [4] L. Chang, R. Doraiswami, T. Boutot, and H. Kojabadi, "Development of a wind turbine simulator for wind energy conversion systems," in Proc. of IEEE CCECE2000, Halifax, Canada, vol. 1, 2000, pp. 550-554.
• [5] F. A. Farret, R. Gules, and J. Marian, "Micro-turbine simulator based on speed and torque of a DC motor to drive actually loaded generators," Proc. of IEEE International Caracas Conference on Devices, Circuits and Systems, Dec. 1995, pp. 89-93.
• [6] P. E. Battaiotto, R. J. Mantz, and P. F. Puleston, "A wind turbine emulator based on a dual DSP processor system," Control Engineering Practice, vol. 4, 1996, pp. 1261-1266.
• [7] R. Cardenas, R. Pena, G. M. Asher, and J.C, Clare, "Experimental emulation of wind turbines and flywheels for wind energy applications," in Proc. of EPE2001, Graz, Austria, August 2001, pp. 1-10.
• [8] David Parker, "Computer based real-time simulator for renewable energy converters," Proceedings of the First IEEE International Workshop on Electronic Design, Test and Applications, Jan. 2002, pp. 280-284.
• [9] P. Sorensen, A.D. Hansen and P.A.C. Rosas, "Wind models for simulation of power fluctuations from wind farms," Journal of Wind Eng. and Industrial Aerodynamics, vol. 90, Dec. 2002, pp. 1381-1402.
• [10] J.G. Slootweg, S.W.H. de Haan, H. Polinder, and W.L. Kling, "Modeling wind turbines in power system dynamics simulations," IEEE Power Engineering Society Summer Meeting, vol. 1, July 2001 ,pp. 22 - 26.
• [11] A.D. Hansen, P. Sorensen, F. Iov, F. Blaabjerg , "Overall control strategy of variable speed doubly-fed induction generator wind turbine," Proc. of Wind Power Nordic Conference, Chalmers University of Technology, Goteborg, Sweden, March 20047 pp. 1-7.