Impacts of Voltage Dips in Doubly Fed Induction Motor for Wind Turbine Generation Systems

Abstract

Renewable Energy Sources (like wind energy) minimize the demand for other types of power. Wind energy generation has become a major power in some countries, covering the essential share in the Energy Balance in Holland, Spain, Brazil, Germany, China and others. The construction of new Wind Power causes new challenges for the transmission distribution infrastructure. However, environmentally friendly Renewable Energy has recently become an important part of generation in industrial applications, worth for distributed lines expansion. A significant part of electric machines used in Wind Industry are doubly fed induction motors (DFIM) used as electric generators. They earned the leading market position over the recent decade and continue their run. The machines of this type offer operation stability along with affordable costs. The outstanding technical benefits include the ability for variable speed operation and independent control of reactive and active power. To protect the rotor side converter (RSC) from transient overcurrent during voltage dips, the crowbar circuit protection is usually used. The paper analyzes and investigates the dynamic behavior of the doubly-fed induction motor, back-to-back converter, and the rotor side converter during symmetrical voltage dips using the crowbar protection system with MATLAB/Simulink simulation. In addition, it studies the crowbar circuit affects the diodes, switches, and resistances at the low voltage ride through (LVRT) capability enhancement. Возобновляемые источники энергии (такие, например, как энергия ветра) сводят к минимуму потребности в других видах энергоресурсов. Производство энергии ветра достигло значительного уровня во многих странах, например, в Китае, Голландии и Германии. Такой подход требует новых вызовов для распределенных электросетей. Возобновляемая энергия является одной из самых важных для человечества и обычно используется в промышленности благодаря покрытию пиков энергопотребления, не оказывая какого-либо воздействия на окружающую среду. Сегодня асинхронные машины двойного питания (DFIM) являются самыми распространенными на рынке производства электроэнергии за счет ветра. Данные изделия имеют экономически выгодные характеристики для работы в больших диапазонах переменной скорости вращения с независимым регулированием реактивной и активной мощности. Глухое замыкание на землю обычно используется для защиты преобразователя (RSC) со стороны ротора от переход- ных процессов во время падения напряжения. Целью представленной работы является анализ и исследование динамического состояния асинхронного двигателя двойного питания (DFIM), преобразователя встречно-параллельного включения и преобразователя со стороны ротора при симметричных провалах напряжения посредством системы защиты глухим заземлением с помощью программного комплекса MATLAB/Simulink. Кроме того, изучено влияние цепи глухого заземления (диода, переключателя и сопротивления) на повышение проходимости низкого напряжения (LVRT).