Control of grid side inverter for wind turbine
Authors
Gomez, Aitor ; fluriach, Georgina
Term
4. term
Education
Publication year
2010
Submitted on
2010-06-02
Pages
90
Abstract
Vindenergi er vokset hurtigt, fordi den er et rent alternativ til fossile brændsler og har en relativt lav miljøpåvirkning. Kommercielle vindmøller er blevet markant større—fra cirka 20–60 kW med 20 m rotor i 1985 til omkring 5 MW med 125 m rotor i 2005—samtidig med at omkostningen ved vindkraft er faldet med cirka 80% over de seneste to årtier. Moderne møller varierer i, hvordan de omsætter vind til elektricitet: de kan have gear eller være direkte drevne; generatoren kan være asynkron eller synkron; og tilslutningen til elnettet kan ske direkte eller via effektomformere. Ældre møller kørte ofte med fast hastighed, hvilket kun er effektivt ved én vindhastighed. I dag foretrækkes variabel hastighed, fordi den maksimerer effektiviteten over et bredt spænd af vindforhold. Denne udvikling er muliggjort af fremskridt i effektelektronik. Den mest almindelige løsning er en fuldskala back-to-back konverter, som forbinder generatoren til elnettet og giver præcis styring af spænding, aktiv effekt (den brugbare energi, der leveres) og reaktiv effekt (som understøtter spændingsniveauer). Disse konvertere er typisk selvkommuterende og bruger IGBT-transistorer (insulated gate bipolar transistors) med pulsbreddemodulation (PWM). Høje koblingsfrekvenser i PWM kan introducere elektriske harmoniske—uønskede forvrængninger—som skal begrænses for at opfylde netkoder og sikre god elkvalitet. Da to spændingskilder ikke kan kobles direkte parallelt (her konverteren og elnettet), placeres filtre mellem dem. LCL-filtre bruges bredt til at reducere harmoniske og gøre samspillet mellem konverter og elnet mere glat. Forbedret konverterstyring øger pålidelighed, effektivitet og omkostningseffektivitet i vindkraftsystemer.
Wind energy has expanded rapidly because it is a clean alternative to fossil fuels and has a relatively low environmental impact. Commercial wind turbines have grown dramatically—from about 20–60 kW with 20 m rotors in 1985 to around 5 MW with 125 m rotors by 2005—while the cost of wind power fell by roughly 80% over the past two decades. Modern turbines differ in how they convert wind into electricity: they may include a gearbox or be direct-drive; their generators can be asynchronous or synchronous; and they may connect to the grid either directly or through power converters. Older turbines often ran at fixed speed, which is efficient only at one wind speed. Today, variable-speed operation is preferred because it maximizes efficiency across a wide range of wind conditions. This shift has been enabled by advances in power electronics. The most common approach is a full-scale, back-to-back converter that links the generator to the grid and allows precise control of voltage, active power (the usable energy delivered), and reactive power (which supports voltage levels). These converters are typically self-commutated and use insulated gate bipolar transistors (IGBTs) with pulse-width modulation (PWM). High switching frequencies in PWM can introduce electrical harmonics—unwanted distortions—that must be limited to meet grid codes and maintain power quality. Because two voltage sources cannot be directly paralleled (here, the converter and the grid), filters are placed between them. LCL filters are widely used to reduce harmonics and smooth the interaction between the converter and the grid. Improving converter control enhances reliability, efficiency, and cost-effectiveness of wind power systems.
[This abstract was generated with the help of AI]
Keywords
Documents