Contribuição ao melhoramento da operação durante afundamentos de tensão de geradores de indução duplamente alimentados baseados em conversores modulares multinível

One of the main features of the Doubly Fed Induction Generator (DFIG) based Wind Energy Conversion Systems (WECS) is its high sensitivity to electrical disturbances, especially voltage sags since the stator is directly connected to the grid. This feature highlights a fundamental challenge which is...

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Detalhes bibliográficos
Autor principal: Souza, Victor Ramon França Bezerra de
Outros Autores: Barros, Luciano Sales
Formato: doctoralThesis
Idioma:pt_BR
Publicado em: Universidade Federal do Rio Grande do Norte
Assuntos:
Gerador de indução duplamente alimentado
Conversores multiníveis
Conversor modular multinível
Limitação de corrente de falta
Suportabilidade a faltas
Afundamentos de tensão
Endereço do item:https://repositorio.ufrn.br/handle/123456789/48239
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Contribuição ao melhoramento da operação durante afundamentos de tensão de geradores de indução duplamente alimentados baseados em conversores modulares multinível
description One of the main features of the Doubly Fed Induction Generator (DFIG) based Wind Energy Conversion Systems (WECS) is its high sensitivity to electrical disturbances, especially voltage sags since the stator is directly connected to the grid. This feature highlights a fundamental challenge which is to provide fault support. Given this problem’s relevance, this thesis proposes improving DFIG supportability to a voltage sag in the grid through a recent multilevel converter topology, the Modular Multilevel Converter (MMC). The inherent MMC arm impedance and the number of levels to provide significant damping of DFIG transient rotor and stator fault currents under severe grid faults is proposed in this thesis, effectively contributing to maintaining the DFIG connection keeping the control and avoiding the protection activation. Neither additional hardware nor control loops are necessary. Results obtained through simulations under symmetrical and asymmetrical fault scenarios considering 20, 50, and 80% voltage sags demonstrate the effective MMC fault current limiting function with 3, 21, 51, and 101 levels to damping both DFIG’s stator and rotor fault currents, which provides DFIG low voltage ride through enhancement under several grid fault scenarios.
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spelling ri-123456789-482392022-06-20T20:50:39Z Contribuição ao melhoramento da operação durante afundamentos de tensão de geradores de indução duplamente alimentados baseados em conversores modulares multinível Souza, Victor Ramon França Bezerra de Barros, Luciano Sales http://lattes.cnpq.br/9502552663634758 http://lattes.cnpq.br/5175817442792763 Costa, Flávio Bezerra https://orcid.org/0000-0002-7554-1480 http://lattes.cnpq.br/7510091283933216 Oliveira, Kleber Carneiro de Salazar, Andres Ortiz Lima, Francisco Kleber de Araújo Gerador de indução duplamente alimentado Conversores multiníveis Conversor modular multinível Limitação de corrente de falta Suportabilidade a faltas Afundamentos de tensão One of the main features of the Doubly Fed Induction Generator (DFIG) based Wind Energy Conversion Systems (WECS) is its high sensitivity to electrical disturbances, especially voltage sags since the stator is directly connected to the grid. This feature highlights a fundamental challenge which is to provide fault support. Given this problem’s relevance, this thesis proposes improving DFIG supportability to a voltage sag in the grid through a recent multilevel converter topology, the Modular Multilevel Converter (MMC). The inherent MMC arm impedance and the number of levels to provide significant damping of DFIG transient rotor and stator fault currents under severe grid faults is proposed in this thesis, effectively contributing to maintaining the DFIG connection keeping the control and avoiding the protection activation. Neither additional hardware nor control loops are necessary. Results obtained through simulations under symmetrical and asymmetrical fault scenarios considering 20, 50, and 80% voltage sags demonstrate the effective MMC fault current limiting function with 3, 21, 51, and 101 levels to damping both DFIG’s stator and rotor fault currents, which provides DFIG low voltage ride through enhancement under several grid fault scenarios. Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES Uma das principais características dos sistemas de conversão de energia eólica (WECS) baseados em Gerador de Indução Duplamente Alimentado (DFIG) é a sua alta sensibilidade à distúrbios elétricos, especialmente a afundamentos de tensão, devido ao fato da conexão direta do estator à rede elétrica. Essa característica evidencia um desafio fundamental que é prover suportabilidade a faltas. Considerando a relevância desse problema, esta tese apresenta uma proposta direcionada ao melhoramento da suportabilidade do DFIG a um afundamento de tensão na rede por meio de uma recente topologia de conversor multinível, o Conversor Modular Multinível (MMC). A proposta baseia-se no aproveitamento das características específicas do MMC por meio da presença das impedâncias de braço e do número de níveis, de forma a prover o amortecimento significativo dos transitórios das correntes de falta do rotor e do estator do DFIG durante um afundamento de tensão na rede elétrica, contribuindo efetivamente para a permanência da conexão do DFIG, mantendo a controlabilidade e evitando o acionamento da proteção, sem a necessidade de inclusão de novos dispositivos no sistema ou malhas de controle adicionais. Resultados obtidos por meio de simulação em cenários de faltas simétricas e assimétricas considerando afundamentos de tensão de 20, 50 e 80% indicam a capacidade efetiva do MMC com 3, 21, 51 e 101 níveis para o amortecimento das correntes de falta do estator e rotor do DFIG, o que provê o aumento da suportabilidade à cenários de faltas na rede elétrica. 2022-06-20T20:50:05Z 2022-06-20T20:50:05Z 2022-05-02 doctoralThesis SOUZA, Victor Ramon França Bezerra de. Contribuição ao melhoramento da operação durante afundamentos de tensão de geradores de indução duplamente alimentados baseados em conversores modulares multinível. 2022. 136f. Tese (Doutorado em Engenharia Elétrica e de Computação) - Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2022. https://repositorio.ufrn.br/handle/123456789/48239 pt_BR Acesso Aberto application/pdf Universidade Federal do Rio Grande do Norte Brasil UFRN PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA ELÉTRICA E DE COMPUTAÇÃO

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