DFIG LVRT CAPABILITY ENHANCEMENT BY OPTIMIZING PROTECTION CIRCUIT PARAMETERS USING MULTI-OBJECTIVE GENETIC ALGORITHMS /
ALSADIG ALI NSR EISA; SUPERVISOR: PROF. DR. MEHMET KUŞAF
- 67 sheets; 31 cm. Includes CD
Thesis (MSc) - Cyprus International University. Institute of Graduate Studies and Research Electrical and Electronics Engineering Department
Includes bibliography (sheets 64-67)
ABSTRACT Wind power generation is rapidly growing all over the world, driven by global warming and the global crisis which revealed and showed that the conventional power supply chain generally and the conventional power generation in particular are not as reliable as it seems. Counterrally, as wind power emerges and covers a big portion of power system demand and with the variable behavior of wind, improving the reliability and ensuring the continuality of wind power generation has become a hot research area for researchers and power system operators PSO. In this study, an optimal parameter selection for a parallel R-L crowbar and a serial R-L circuit is proposed using MaltiObjective Genetic Algorithm optimization method MOGA. The R-L crowbar is used as the main protection circuit for the Rotor Side Converter RSC and the DC-link capacitor of the DFIG-based WTs systems against the effects of severe power system faults. The use of the crowbar alone forces the RSC to disconnect from the DFIG rotor windings, thus losing excitation control and converting the generator to a conventional squirrel-cage generator SCIG. causing the generator to draw its magnetization from the grid and therefore draws reactive power through the stator windings, resulting in an increase in voltage dips. These features are completely eliminated by adding an alternate branch of the series R-L circuit, allowing the RSC to remain connected to the rotor winding terminals during the fault. The parameter values of the crowbar and series R-L circuit affect the rotor current, DC-link voltage and the transmitted power when they are connected during voltage dips. MOGA algorithm is used to calculate these parameter values, then different fault conditions are applied to ensure reliable and safe operation of the DFIG-based WTs and RSC under various grid disturbances resulted in decreasing the converter’s current Irsc under the reference fault condition for 1.5 MW system from 2.65 kA to 1.53 kA while keeping the DC-link voltage Vbus at 1.255 Kv, also for 2 MW system a slight increasing in Irsc is noticed from 1.5 KA to 1.8 kA while decreasing Vbus from 1.277 to 1.25 kv, similarly for a three-phase fault at 1 km from PCC, the optimal parameters showed slight increasing in Irsc for 1.5 MW system from 1.5 to 1.56 KA and kept at the rated value for the 2 MW system. MATLAB/SIMULINK software is used for programming, modeling and analyzing the system characteristics. Keywords: Wind Generation, DFIG, Parameters Optimization, Protection Circuits, Multi-Objective Genetic Algorithms, Low-Voltage-Ride-Through Capability LVRT ÖZET Genel olarak konvansiyonel enerji tedarik zincirinin ve özelde konvansiyonel elektrik üretiminin göründüğü kadar güvenilir olmadığını ortaya koyan ve kanıtlayan küresel ısınma ve küresel krizin etkisiyle rüzgar enerjisi üretimi tüm dünyada hızla büyümektedir. Buna karşılık, rüzgar enerjisinin ortaya çıkması ve güç sistemi talebinin büyük bir bölümünü karşılaması ve rüzgarın değişken davranışı ile rüzgar enerjisi üretiminin güvenilirliğini artırmak ve sürekliliğini sağlamak, araştırmacılar ve güç sistemi operatörleri PSO için sıcak bir araştırma alanı haline geldi. Bu çalışmada, Malti-Objective Genetik Algoritma optimizasyon yöntemi MOGA kullanılarak paralel bir R-L levye ve bir seri R-L devresi için optimal bir parametre seçimi önerilmiştir. R-L levye, ciddi güç sistemi arızalarının etkilerine karşı Rotor Tarafı Dönüştürücü RSC ve DFIG tabanlı WTs sistemlerinin DC-bağlantı kondansatörü için ana koruma devresi olarak kullanılır. Tek başına levye kullanımı, RSC'yi DFIG rotor sargılarından ayrılmaya zorlar, böylece uyarma kontrolünü kaybeder ve jeneratörü geleneksel bir sincap kafesli jeneratör SCIG'ye dönüştürür. Bu çalışma modunda, jeneratör manyetizasyonunu şebekeden çeker ve bu nedenle stator sargılarından reaktif güç çeker, bu da voltaj düşüşlerinde bir artışa neden olur. SCIG çalışma modunun bu dezavantajları, bir arıza meydana geldiğinde, RSC'nin arıza sırasında rotor sargı terminallerine bağlı kalmasına izin veren, seri R-L devresinin alternatif bir dalının eklenmesiyle tamamen ortadan kaldırılır. Levye ve seri R-L devresinin parametre değerleri, voltaj düşüşleri sırasında bağlandıklarında rotor akımını, DC-bara voltajını ve DFIG'nin reaktif gücünü etkiler. En iyi uygunluk fonksiyonuna bağlı olarak bu parametre değerlerini hesaplamak için MOGA algoritması kullanılır, daha sonra farklı hata koşulları uygulanır ve DFIG tabanlı WT'lerin ve RSC'nin çeşitli şebeke bozulmaları altında güvenilir ve güvenli çalışmasını sağlamak için en iyi parametreler seçilir. MOGA programlanırken çeşitli çalışma limitleri dikkate alınır. MATLAB/SIMULINK yazılımı, sistem karakteristiklerinin programlanması, modellenmesi ve analizi için kullanılmış, ayrıca literatür çalışmalarından güç dönüştürücü için bir kontrol yöntemi uygulanmıştır. Anahtar Kelimeler: Rüzgar Üretimi, DFIG, Parametre Optimizasyonu, Koruma Devreleri, Çok Amaçlı Genetik Algoritmalar, Alçak Gerilim Geçişi Özelliği LVRT.