Provision of Power Oscillation Damping from Wind Power Plants
Author
Riis, Mads Due
Term
4. term
Education
Publication year
2023
Abstract
This thesis examines how wind power plants can provide damping of low-frequency power oscillations to enhance small-signal stability as synchronous generation declines. From a wind plant perspective—where measurements are typically available only at the point of common coupling (PCC)—it develops a design strategy for power oscillation damping (POD) based on reactive power control (POD-Q). A simple grid model is used to isolate the controller’s effect, and the design explicitly addresses frequency-dependent phase shifts introduced by measurement and communication delays and wind turbine generator response time. The strategy partitions the target oscillation band (approximately 0.1–2 Hz) into subranges using seven parallel branches of band-pass filters and lead compensators to achieve the required phase correction across frequencies. Under the assumed time responses of the analyzed system, the resulting controller can produce reactive power in opposite phase to the PCC voltage with acceptable precision. The work is framed by current and emerging grid code expectations and discusses practical trade-offs between active and reactive power modulation.
Afhandlingen adresserer, hvordan vindkraftværker kan bidrage til dæmpning af lavefrekvente effektsvingninger og dermed forbedre småsignalsstabiliteten i elsystemer, hvor andelen af synkrongeneratorer falder. Ud fra et vindkraftværksperspektiv, hvor målinger typisk kun er tilgængelige ved fælles tilslutningspunkt (PCC), udvikles en designstrategi for power oscillation damping (POD) med fokus på reaktiv effekt (POD-Q). For at isolere effekten af styringen anvendes en enkel netmodel, og controlleren udformes specifikt til at korrigere frekvensafhængige faseskift forårsaget af måle- og kommunikationsforsinkelser samt vindmøllegeneratorers responstid. Strategien opdeler det relevante frekvensområde (ca. 0,1–2 Hz) i delområder ved hjælp af syv parallelle grene bestående af båndpasfiltre og lead-regulatorer, så den nødvendige fasekompensation kan opnås på tværs af hele området. Resultaterne viser, at den designede controller, givet de antagne tidsresponser i modellen, kan generere reaktiv effekt i modfase til spændingen ved PCC med acceptabel præcision. Arbejdet sættes i kontekst af eksisterende og fremvoksende netkrav samt praktiske valg mellem aktiv og reaktiv effektmodulation.
[This apstract has been generated with the help of AI directly from the project full text]
Keywords