دوره 23، شماره 1 - ( مجله مهندسی برق و الکترونیک ایران - جلد 23 شماره 1 1405 )                   جلد 23 شماره 1 صفحات 110-93 | برگشت به فهرست نسخه ها


XML English Abstract Print


Download citation:
BibTeX | RIS | EndNote | Medlars | ProCite | Reference Manager | RefWorks
Send citation to:

Abbasi S. Effect of gearbox ratio and reactive power generation on power systems transient stability with high penetration of DFIGs. Journal of Iranian Association of Electrical and Electronics Engineers 2026; 23 (1) :93-110
URL: http://jiaeee.com/article-1-1757-fa.html
عباسی شهریار. تأثیر نسبت جعبه دنده و تولید توان راکتیو بر پایداری گذرای سیستمهای قدرت در حضور نفوذ بالای DFIG ها. نشریه مهندسی برق و الکترونیک ایران. 1405; 23 (1) :93-110

URL: http://jiaeee.com/article-1-1757-fa.html


گروه مهندسی برق- دانشگاه ملی مهارت
چکیده:   (487 مشاهده)
در این مقاله، تأثیر افزایش نفوذ تولید توان بادی (WPP) مبتنی بر ژنراتور القایی دو سو تغذیه (DFIG) بر پایداری گذرای سیستم های قدرت بررسی شده است. بر اساس مدار معادل DFIG متصل به سیستم قدرت، از شکل تعادل جریان برای معادلات شبکه استفاده می شود. با این کار، مطالعه پایداری گذرا تسهیل می شود. بنابراین، شکل تعادل جریان معادلات شبکه یک مدل صنعتی ترجیح داده شده است. بر این اساس، ارزیابی پایداری گذرا با استفاده از شبیه‌سازی حوزه زمان انجام شده و تأثیر عواملی مانند استحکام سیستم قدرت و جبرانسازی توان راکتیو توسط DFIG بر پایداری گذرا همراه با افزایش نفوذ تولید توان بادی تجزیه و تحلیل می‌شود. برخلاف سایر کارهای تحقیقاتی، در این مقاله، اثر جبرانسازی توان راکتیو توسط DFIG از نظر اندازه مبدل (converter rating) به طور جامع بررسی شده است. بعلاوه، سرعت نامی روتور DFIG تأثیر قابل توجه ای بر گشتاور الکتریکی و جریان ماشین دارد و از طرف دیگر، سرعت نامی روتور DFIG را می توان با تنظیم نسبت جعبه دنده به دلخواه انتخاب کرد. لذا در یک رویکرد نوآورانه، نسبت جعبه دنده به عنوان یکی از عوامل موثر بر بهبود پایداری گذرای شبکه تحلیل می‌شود. بر این اساس، نتایج شبیه‌سازی نشان می‌دهد که در همه موارد، وضعیت پایداری گذرا سیستم قدرت با کاهش سرعت نامی روتور DFIG بهبود می‌یابد.
متن کامل [PDF 2256 kb]   (318 دریافت)    
نوع مقاله: پژوهشي | موضوع مقاله: قدرت
دریافت: 1403/6/9 | پذیرش: 1404/4/20 | انتشار: 1405/3/15

فهرست منابع
1. [1] M. A. Chowdhurya, W. X. Shenb, N. Hosseinzadehc, H. R. Potad, "Transient stability of power system integrated with doubly fed induction generator wind farms", IET Renewable Power Generation, Vol. 9, No. 2, pp. 184-194, 2015. [DOI:10.1049/iet-rpg.2014.0035]
2. [2] T. A. Taj, H. M. Hasanien, A. I. Alolah, S. M. Muyeen, "Transient stability enhancement of a grid-connected wind farm using an adaptive neuro-fuzzy controlled-flywheel energy storage system", IET Renewable Power Generation, Vol. 9, No. 7, pp. 792-800, 2015. [DOI:10.1049/iet-rpg.2014.0345]
3. [3] Golzari-kolur H, Bathaee S M, Amraee T. Generation Rescheduling to Ensure Small-Signal Stability in The Presence of Renewable Energy Sources. Journal of Iranian Association of Electrical and Electronics Engineers 2024; 21 (4) :23-38 [DOI:10.61186/jiaeee.21.4.23]
4. [4] Global Wind Energy Council (GWEC). [online]. Available: https://gwec.net
5. [5] Azimi S M, Rahimi H, Mirzabeigi A. Stabilization and control of power systems using under frequency load shedding due to spinning reverse. Journal of Iranian Association of Electrical and Electronics Engineers 2023; 20 (4) :163-172 https://doi.org/10.61186/jiaeee.20.4.163 [DOI:10.61186/jiaeee.20.4.2624]
6. [6] J. G. Slootweg, S. W. H. de Haan, H. Polinder, W. L Kling,. "General model for representing variable speed wind turbines in power system dynamics simulations", IEEE Transactions on Power Systems, Vol. 18, No. 1, pp. 144-151, 2003. [DOI:10.1109/TPWRS.2002.807113]
7. [7] A. Kadri, H. Marzougui, A. Aouiti, F. Bacha, "Energy management and control strategy for a DFIG wind turbine/fuel cell hybrid system with super capacitor storage system", Energy, Vol. 192, pp. 116518, 2020. [DOI:10.1016/j.energy.2019.116518]
8. [8] P. K. Gayen, D. Chatterjee, S. K. Goswami, "An improved low-voltage ride-through performance of DFIG based wind plant using stator dynamic composite fault current limiter", ISA Transactions, Vol. 62, pp. 333-348, 2016. [DOI:10.1016/j.isatra.2016.01.023]
9. [9] A. R. A. Jerin, P. Kaliannan, U. Subramaniam, "Improved fault ride through capability of DFIG based wind turbines using synchronous reference frame control based dynamic voltage restorer", ISA Transactions, Vol.70, pp. 465-474, 2017. [DOI:10.1016/j.isatra.2017.06.029]
10. [10] E. Muljadi, C. P. Butterfield, B. Parsons, A. Ellis, "Effect of variable speed wind turbine generator on stability of a weak grid", IEEE Transactions on Energy Conversion, Vol. 22, No. 1, pp. 29-36, 2017. [DOI:10.1109/TEC.2006.889602]
11. [11] L. Meegahapola, T. Littler, "Characterisation of large disturbance rotor angle and voltage stability in interconnected power networks with distributed wind generation", IET Renewable Power Generation, Vol. 9, No. 3, pp. 272-283, 2015. [DOI:10.1049/iet-rpg.2013.0406]
12. [12] M. A. Chowdhurya, W. X. Shenb, N. Hosseinzadehc, H. R. Potad, "A review on transient stability of DFIG integrated power system", International Journal of Sustainable Engineering, Vol. 8, No. 6, pp. 405-416, 2015. [DOI:10.1080/19397038.2015.1050480]
13. [13] P. Ledesma, J. Usaola, "Doubly fed induction generator model for transient stability analysis", IEEE Transactions on Energy Conversion, Vol. 20, No. 2, pp. 388-397, 2005. [DOI:10.1109/TEC.2005.845523]
14. [14] P. Ledesma, J. Usaola, "Effect of neglecting stator transients in doubly fed induction Generators models", IEEE Transactions on Energy Conversion, Vol. 19, No. 2, pp. 459-461, 2004. [DOI:10.1109/TEC.2004.827045]
15. [15] M. Edrah, K. L. Lo, O. Anaya-Lara, "Impacts of high penetration of DFIG wind turbines on rotor angle stability of power systems", IEEE Transactions on Sustainable Energy, Vol. 6, No. 3, pp. 759-766, 2015. [DOI:10.1109/TSTE.2015.2412176]
16. [16] E. Munkhchuluun, L. Meegahapola, "Impact of active power recovery rate of DFIG wind farms on first swing rotor angle stability", IET Generation, Transmission & Distribution, Vol. 14, No. 25, pp. 6041-6048, 2020. [DOI:10.1049/iet-gtd.2020.1072]
17. [17] D. Zheng, J. Ouyang, X. Xiong, M. Li, "Rotor angle stability control for DFIG- integrated power system considering phase- amplitude characteristics of transient-grid voltage", IET Generation, Transmission & Distribution, Vol. 13, No. 16, pp. 3549-3555, 2019. [DOI:10.1049/iet-gtd.2018.6960]
18. [18] L. Xiong, P. Li, F. Wu, J. Wang, "Stability Enhancement of Power Systems with High DFIG-Wind Turbine Penetration via Virtual Inertia Planning", IEEE Transactions on Power Systems, Vol. 34, No, 2, pp. 1352-1361, 2019. [DOI:10.1109/TPWRS.2018.2869925]
19. [19] Z. Yue, Y. Liu, Y. Yu, J. Zhao, "Probabilistic transient stability assessment of power system considering wind power uncertainties and correlations", International Journal of Electrical Power & Energy Systems, Vol. 117, pp. 105649, 2020. [DOI:10.1016/j.ijepes.2019.105649]
20. [20] A. Sajadi, R. M. Kolacinski, K. Clark, K. A. Loparo, "Transient Stability Analysis for Offshore Wind Power Plant Integration Planning Studies-Part I: Short Term Faults", IEEE Transactions on Industry Application, Vol. 55, No. 1, pp. 182-192, 2019. [DOI:10.1109/TIA.2018.2868550]
21. [21] A. Sajadi, R. M. Kolacinski, K. Clark, K. A. Loparo, "Transient Stability Analysis for Offshore Wind Power Plant Integration Planning Studies-Part II: Long Term Faults", IEEE Transactions on Industry Application, Vol. 55, No. 1, pp. 193-202, 2019. [DOI:10.1109/TIA.2018.2868540]
22. [22] J. Đaković, M. Krpan, P. Ilak, T. Baškarad, I. Kuzle, "Impact of wind capacity share, allocation of inertia and grid con guration on transient RoCoF: The case of the Croatian power system", International Journal of Electrical Power & Energy Systems, Vol. 121, pp. 106075, 2020. [DOI:10.1016/j.ijepes.2020.106075]
23. [23] M. A. Chowdhurya, W. X. Shenb, N. Hosseinzadehc, H. R. Potad, "Quantitative assessment and comparison of fault responses for synchronous generator and wind turbine generators based on modified transient energy function", IET Renewable Power Generation, Vol. 8, No. 5, pp. 474-483, 2014. [DOI:10.1049/iet-rpg.2012.0323]
24. [24] Y. Lei, A. Mullane, G. Lightbody, R. Yacamini, "Modeling of the wind turbine with a doubly fed induction generator for grid integration studies", IEEE Transactions on Energy Conversion, Vol. 21, No. 1, pp. 257-264, 2006. [DOI:10.1109/TEC.2005.847958]
25. [25] F. Mei, B. Pal, "Modal analysis of grid-connected Doubly Fed Induction Generators", IEEE Transactions on Energy Conversion, Vol. 22, No. 3, pp. 728-736, 2007. [DOI:10.1109/TEC.2006.881080]
26. [26] Y. Zhang, J. Bank, E. Muljadi, Y. H. Wan, D. Corbus, "Angle instability detection in power systems with high-wind penetration using synchrophasor measurements", IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics, Vol. 1, No. 4, pp. 306-314, 2013. [DOI:10.1109/JESTPE.2013.2284255]
27. [27] M. A. Chowdhurya, W. X. Shenb, N. Hosseinzadehc, H. R. Potad, "Comparative study on fault responses of synchronous generators and wind turbine generators using transient stability index based on transient energy function", International Journal of Electrical Power & Energy Systems, Vol. 51, pp. 145-152, 2013. [DOI:10.1016/j.ijepes.2013.02.025]
28. [28] M. G. Gracia, M. P. Comech, J. Sallan, A. Llombart, "Modelling wind farms for grid disturbance studies", Renewable Energy, Vol. 33, No. 9, pp. 2109-21, 2008. [DOI:10.1016/j.renene.2007.12.007]
29. [29] J. B. Ekanayake, L. Holdsworth, X. G. Wu, N. Jenkins, "Dynamic modeling of doubly fed induction generator wind turbines", IEEE Transactions on Power Systems, Vo. 18, No. 2, pp. 803-809, 2003. [DOI:10.1109/TPWRS.2003.811178]
30. [30] F. Mei, "Small signal modeling and analysis of doubly fed induction generators in wind power applications", Ph.D. dissertation, Imperial College London, Univ. London, London, U.K., 2007.
31. [31] P. Kundur. "Power system stability and control", New York, McGraw- Hill, 1994.
32. [32] P. W. Sauer, M. A. Pai, "Power system dynamics and stability", Upper Saddle River, NJ, pp. Prentice-Hall, 1998.
33. [33] H. R. Shabani, M. Kalantar, A. Hajizadeh, "Real-Time Transient Instability Detection in the Power System with High DFIG-Wind Turbine Penetration via Transient Energy", IEEE Systems Journal, Vol. 16, No. 2, pp. 3013-3024, 2022. [DOI:10.1109/JSYST.2021.3079253]
34. [34] A. Mitra, D. Chatterjee, "A sensitivity based approach to assess the impacts of integration of variable speed wind farms on the transient stability of power systems", Renewable Energy, Vol. 60, pp. 662-671, 2013. [DOI:10.1016/j.renene.2013.06.002]
35. [35] H. R. Shabani, M. Kalantar, "Real-time transient stability detection in the power system with high penetration of DFIG-based wind farms using transient energy function", International Journal of Electrical Power & Energy Systems, Vol. 133, pp. 107319, 2021. [DOI:10.1016/j.ijepes.2021.107319]
36. [36] A. Mitra, D. Chatterjee, "Active Power Control of DFIG-Based Wind Farm for Improvement of Transient Stability of Power Systems", IEEE Transactions on Power Systems, Vol. 31, No. 1, pp. 82-93, 2016. [DOI:10.1109/TPWRS.2015.2397974]
37. [37] M. V. A. Nunes, J. A. P. Lopes, H. H. Zurn, U. H. Bezerra, R. G. Almeida, "Influence of the variable-speed wind generators in transient stability margin of the conventional generators integrated in electrical grids", IEEE Transactions on Energy Conversion, Vol. 19, No. 4, pp. 692-701, 2004. [DOI:10.1109/TEC.2004.832078]
38. [38] H. R. Shabani, M. Kalantar, A. Hajizadeh, "Investigation of the closed-loop control system on the DFIG dynamic models in transient stability studies", International Journal of Electrical Power & Energy Systems, Vol. 131, pp. 107084, 2021. [DOI:10.1016/j.ijepes.2021.107084]

ارسال نظر درباره این مقاله : نام کاربری یا پست الکترونیک شما:
CAPTCHA

ارسال پیام به نویسنده مسئول


بازنشر اطلاعات
Creative Commons License این مقاله تحت شرایط Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License (CC BY NC 4.0) قابل بازنشر است.

کلیه حقوق این وب سایت متعلق به نشریه مهندسی برق و الکترونیک ایران می باشد.

طراحی و برنامه نویسی: یکتاوب افزار شرق

© 2026 CC BY-NC 4.0 | Journal of Iranian Association of Electrical and Electronics Engineers

Designed & Developed by : Yektaweb