Sistem de imbuntire a calitii energiei eoliene conectate la reea, folosind un compensator sincron static.

Datorit creterii cererii de energie i preocuparea fa de mediu, producerea de energie electric este n continu cretere, iar centralele eoliene sunt conectate la reea n ntreaga lume. Injectarea energiei eoliene n reea este interzis datorit naturii fluctuante a vntului. Conform standardelor IEC, calitatea energiei este determinat din performanele generatoarelor de vnt. n aceast lucrare problemele de calitate a energiei electrice cum ar fi variaii ale tensiunii i plpituri sunt demonstrate cu ajutorul instalrii a unei turbine eoliene la reea. Pentru a avea o cretere susinut i un progres social, este necesar satisfacerea cererii de energie prin utilizarea resurselor regenerabile de energie cum ar fi soarele, vntul, biomasa, apa, cogenerarea, etc ntr-un sistem energetic durabil, conservarea energiei i utilizarea resurselor regenerabile este vital. Este necesar ncorporarea energiei eoliene n reeaua de alimentare pentru reducerea impactului asupra mediului a centralelor electrice convenionale. ncorporarea energiei eoliene n reelele existente prezint provocri tehnice care necesit luarea n considerare a problemelor de stabilitate, de reglare a tensiunii precum i problemele legate de calitatea energiei electrice. Calitatea energiei electrice reprezint o msur important concentrat pe consum i este afectat n mod semnificativ de felul n care funcioneaz o reea de transport i distribuie. Problema calitii energiei electrice este de mare importan pentru turbina eolian. n epoca recent a avut loc o cretere extensiv i o dezvoltare rapid n utilizarea energiei eoliene. Unitile generatoare individuale pot fi de capacitate foarte mare de pn la 8 MW, alimentnd reeaua de distribuie, format n special cu clieni conectai n imediata apropiere. Principalele obiective ale lucrrii sunt de a dezvolta un model pentru STATCOM pentru mbuntirea calitii energiei eoliene conectate la reea.

Sistemul considerat pentru studiu

n aceast configuraie generarea vntului se bazeaz pe topologii cu vitez constant i control al lansrii. Generatorul de inducie este utilizat n sistemul propus datorit greutii reduse, pentru c nu necesit un circuit separat pentru excitaie, pentru c poate accepta sarcini constante i variabile i pentru c are protecie natural la scurtcircuit. Cnd sistemul de turbine funcioneaz la vitez constant, toate fluctuaiile vitezei vntului sunt transportate ca fluctuaii n cuplul mecanic i n energia electric pe reea care duc la variaii mari de tensiune. n timpul exploatrii normale, turbinele eoliene produc variaii continue de energie la ieire. Aceste variaii ale energiei sunt cauzate n principal de efectul vntului de forfecare, turbulene i de sistemul de control n sistemul de energie. Astfel, reeaua trebuie s reziste la asfel de variaii. Problemele de calitate a energiei electrice pot fi vzute cu privire la generarea de energie eolian, reeaua de transport i distribuie, cum ar fi armonicile, cderi de tensiune, plpituri. Cu toate acestea, generatorul eolian realizeaz tulburri n reeaua de distribuie. Una dintre cele mai simple metode de operare a unui sistem eolian este de a utiliza generatorul de inducie conectat direct la reea, avnd sarcinile neliniare artate n Fig.1. Parametrii sistemului si regsesc n Tabelul 1.Tabelul 1

Fig.1

Avantajele generatorului de inducie se refer la eficiena costurilor i greutatea redus. Cu toate acestea, pentru magnetizare, generatoarele de inducie absorb putere reactiv. Cnd puterea activ generat de un generator de induie variaz datorit variaiei vntului, puterea reactiv absorbit i tensiunea unui generator de inducie pot fi afectate semnificativ. O metod de control adecvat a unui sistem care genereaz energie eolian este necesar n condiii normale de funcionare, pentru a permite un control adecvat asupra produciei de energie activ.Topologia pentru mbuntirea calitii energiei Invertorul injecteaz curentul n reea astfel nct curentul sursei nu are armonic iar defazajul are o valoare dorit n raport cu sursa de tensiune. Curentul injectat de la invertor va anula partea reactiv i partea armonic a sarcinii neliniare i a generatorului de inducie, astfel mbuntind factorul de putere i calitatea energiei. Pentru a realiza aceste obiective, tensiunile de reea sunt sincronizate n generarea curentului de comand pentru invertor. Sistemul de reea propus este implementat pentru mbuntirea calitii energiei electrice la punctul comun de cuplare, dup cum se arat n Fig.2. Sistemul reelei conectate din Fig.2 este format dintr-un sistem de generare a energiei eoliene i sistemul baterie de stocare a energiei cu STATCOM. Schema de funcionare i control propus este simulat folosind Simulink. Parametrii sistemului se afl n Tabelul 2.Fig.2

Tabelul 2

STATCOM Statcom este un generator electronic de putere reactiv. El este alctuit dintr-un VSC, un dispozitiv de stocare a energiei continue (condensator) i un transformator de cuplare care face legtura la reea dintre VSC i unt, aa cum este artat n Fig.3, modelul Simulink al STATCOM este artat n Fig.4.Fig.3

Fig.4

untul conectat STATCOM cu o baterie de stocare a energiei este conectat la interfaa generatorului de inducie iar sarcina neliniar la PCC n reea. Ieirea compensatorului STATCOM este variat n funcie de strategia de control, astfel nct s se menin normele de calitate a energiei n reea. Diagrama bloc de operare a sistemului este prezentat n Fig.5.Fig.5

Fig.6 Schema de control a sistemului

Fig.7 Modelul Simulink pentru schema operaional

Fig.8 Modelul Simulink pentru schema de control

Tabelul 3 Parametrii sistemului

Curentul injectat de invertor

Curentul n condensator

Concluzii

Lucrarea prezint schema de control a STATCOM pentru mbuntirea calitii energiei electrice produs de un sistem eolian avnd o sarcin neliniar n punctul de cuplare. n acest studiu sunt prezentate problemele de calitate a energiei, influena asupra consumatorului i utilitatea electric.Rezultatele arat c modelul simulat n Simulink are capacitatea de a anula prile armonice ale curentului de sarcin.

Bibliografiehttp://www.jaeronline.com/papers/vol01issue012014/Power%20Quality%20Enhancement%20of%20Grid%20Connected%20Wind%20Energy.pdf