Impact of Turbine Converter Control on Wind Farm with DC Collection Grid
Authors
Sarra Macia, Eduard ; Tonellotto, Alberto
Term
4. term
Education
Publication year
2018
Submitted on
2018-06-01
Pages
94
Abstract
Denne afhandling beskriver en styrestrategi til en DC/DC-resonanskonverter til brug i havvindmølleanlæg. Målet er at opnå hurtig og præcis effektsporing, så konverteren hurtigt kan følge et ønsket effektniveau. Konverteren er en effektelektronisk enhed, der omformer jævnspænding til et andet jævnspændingsniveau ved hjælp af resonant (frekvensafstemt) kobling for at reducere tab. Styringen bygger på feedforward (en forudsigende reguleringsmetode) udviklet ved linearisering af sammenhængen mellem effekt og switch-frekvens. En algoritme vælger den rette omskiftningsfrekvens fra en opslagstabel for at følge reference-effekten. Simulationer af en ideel (tabsløs) 10 MW-konverter viser god ydeevne i hele driftsområdet under pludselige ændringer i både effekt og udgangsspænding. Controlleren kan desuden undertrykke harmoniske i udgangsspændingen og har en passende båndbredde til setpunktsporing. Styringsstrukturen er valideret i laboratoriet på en 10 kW-opstilling med 5 kV udgangsspænding. Forsøgene stemmer overvejende godt med simuleringerne, men peger også på praktiske udfordringer: korrekt måling ved mellemspænding (MV), komponenters ikke-idealiteter og effekten af udgangsdroslen (induktoren). Når opløsningen i feedforward-delen reduceres, er en parallel lavgain-kompensator nødvendig for at undgå stationærfejl.
This thesis presents a control strategy for a DC/DC resonant converter used in offshore wind turbine applications. The goal is fast and accurate power tracking, so the converter quickly reaches a desired power level. The converter is a power electronics device that changes one DC voltage to another using resonant (frequency-tuned) switching to reduce losses. The control uses feedforward (a predictive method) derived by linearizing the relationship between output power and switching frequency. An algorithm selects the proper switching frequency from a look-up table to follow the reference power. Simulations with an ideal (lossless) 10 MW converter show good performance across the full operating range during sudden steps in both power and output voltage. The controller also suppresses output voltage harmonics and provides suitable set-point tracking bandwidth. The control structure is validated on a laboratory setup rated at 10 kW with 5 kV output voltage. Experiments largely match the simulations but reveal practical issues: accurate medium-voltage (MV) measurement, component non-idealities, and the impact of the output choke (inductor). When the feedforward resolution is reduced, a parallel low-gain compensator is needed to eliminate steady-state error.
[This abstract was generated with the help of AI]
Keywords
Documents