Application of flywheel energy storage to damp power system oscillations

• Autorzy: Chen Z. , Zou X. , Duan S. , Wen J. , Cheng S.

Warianty tytułu

PL

Zastosowanie systemu z kołem zamachowym do tłumienia oscylacji w układach mocy

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Flywheel energy storage system (FESS) is believed to be a potential solution for power quality improvements. This paper proposed a new idea of using a large-mass varying-speed flywheel as an energy storage element to damping power system electromechanical oscillations. In the paper, the FESS is studied in the context of a single-machine infinite-bus (SMIB) power system. The mathematical model of the SMIB power system including a FESS is established, and the Phillips-Heffron controI structure of the power system is described. Based on the principle of the complex torque coefficient (CTC) method, the expression of the complex electromagnetic torque of the entire power system inctuding the FESS unit is derived. A 10 kW prototype of FESS, which consists of a double-fed induction machine (DFIM) and a voltage-source pulse width modulation (PWM) rectifier-inverter used as an AC exciter, is developed. Simulation and experiment results demonstrate that it is effective in damping the power system oscillations.

PL

System magazynowania energii typu FESS (z kołem zamachowym) może być potencjalnym rozwiązaniem problemu poprawy jakości energii. Artykuł omawia zastosowanie systemu FESS do tłumienia oscylacji w systemach mocy. Przedstawiono model matematyczny systemu ze strukturą sterowania typu Philips-Heffron. Bazując na metodzie współczynnika momentu wyprowadzono model momentu elektromagnetycznego w systemie mocy. Zabadano model prototypu 10 KW z podwójnie zasilaną maszyną indukcyjną i żródłem napięcia typu PWM. Symulacje i eksperymenty potiwrdziły zdolnosć tłumienia oscylacji.

Słowa kluczowe

EN

Power system oscillation; Phillips-Heffron model; Flywheel energy storage system (FESS)

PL

jakość energii; tłumienia oscylacji; koło zamachowe

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Przegląd Elektrotechniczny
• Rocznik: 2011
• Tom: R. 87, nr 3
• Strony: 333--337
• Opis fizyczny: Bibliogr. 8 poz., rys.

Twórcy

autor

Chen Z.

autor

Zou X.

autor

Duan S.

autor

Wen J.

autor

Cheng S.

• Huazhong University of Science and Technology, P.R.Ch,

Bibliografia

• [1] H. Akagi, "Large static converters for industry and utility applications," Proceedings of the IEEE, vol. 89, no. 6, pp. 976-983,2001.
• [2] H. Akagi, H. Sato, "Control and performance of a doubly-fed induction machine intended for a flywheel energy storage system," IEEE Trans. Power Elect., vol. 17, no. 1, pp. 109- 116,2002.
• [3] J. G. Slootweg, S.w. H. de Haan, H. Polind er, and W. L. Kling, "General model for representing variable speed wind turbines in power system dynamics simulations," IEEE Trans. Power Syst., vol. 18, no. 1, pp., 144-151, Feb. 2003.
• [4] A. Feijoo, J. Cidras, C. Carrillo, "A third order model for the doubly-fed induction machine," Elect. Power Syst. Res., no. 56, pp.121 -127,2000.
• [5] J. G. Slootweg, H. Polinder, W. L. Kling, "Dynamic modeling of a wind turbine with doubly fed induction generator," IEEE Power Eng. Soc. Summer Meeting, Vancouver, BC, Canada, July 15-19, 2001.
• [6] H. F. Wang and F. J. Swift, "A unified model for the analysis of FACTS devices in damping power system oscillations Part I: Single-machine infinite-bus power systems," IEEE Trans. Power Delivery, vol. 12, pp. 941-946, Apr. 1997.
• [7] A. M. Stankovic, P. C. Stefanvo, G. Tadmor, and D. J. Sobajic, "Dissipativity as unifying control design framework for suppression of Low frequency oscillations in power systems," IEEE Trans. Power Systems, vol. 14, no. 1, pp. 192-199, Feb. 1999.
• [8] H. Akagi, H. Sato, "Control and performance of a doubly-fed induction machine intended for a flywheel energy storage system," IEEE Trans. Power ElecI., vol. 17, no. 1, pp. 109- 116, 2002.