A novel scheme for control by active and reactive power utilized in gearless variable speed wind turbine system with PMSG connected to the grid
Introduction. As a result of increasing fossil fuel price and state-of-the-art technology, more and more residential and commercial consumers of electricity have been installing wind turbines. The motivation being to cut energy bills and carbon dioxide emissions. Purpose. The main goal of this work...
Gespeichert in:
| Datum: | 2022 |
|---|---|
| Hauptverfasser: | , , , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | English |
| Veröffentlicht: |
National Technical University "Kharkiv Polytechnic Institute" and Аnatolii Pidhornyi Institute of Power Machines and Systems of NAS of Ukraine
2022
|
| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | http://eie.khpi.edu.ua/article/view/254747 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Electrical Engineering & Electromechanics |
Institution
Electrical Engineering & Electromechanics| id |
eiekhpieduua-article-254747 |
|---|---|
| record_format |
ojs |
| institution |
Electrical Engineering & Electromechanics |
| baseUrl_str |
|
| datestamp_date |
2022-04-18T15:31:56Z |
| collection |
OJS |
| language |
English |
| topic |
wind turbine wind farm gearless wind turbine variable-speed wind turbine IGBT power converter multi-pole permanent magnet synchronous generator full-scale power converter |
| spellingShingle |
wind turbine wind farm gearless wind turbine variable-speed wind turbine IGBT power converter multi-pole permanent magnet synchronous generator full-scale power converter Ghanem, S. Fandi, G. Kyncl, J. Müller, Z. A novel scheme for control by active and reactive power utilized in gearless variable speed wind turbine system with PMSG connected to the grid |
| topic_facet |
вітряна турбіна вітряна електростанція безредукторна вітряна турбіна вітряна турбіна з регульованою швидкістю силовий IGBT перетворювач багатополюсний синхронний генератор з постійними магнітами повномасштабний силовий перетворювач wind turbine wind farm gearless wind turbine variable-speed wind turbine IGBT power converter multi-pole permanent magnet synchronous generator full-scale power converter |
| format |
Article |
| author |
Ghanem, S. Fandi, G. Kyncl, J. Müller, Z. |
| author_facet |
Ghanem, S. Fandi, G. Kyncl, J. Müller, Z. |
| author_sort |
Ghanem, S. |
| title |
A novel scheme for control by active and reactive power utilized in gearless variable speed wind turbine system with PMSG connected to the grid |
| title_short |
A novel scheme for control by active and reactive power utilized in gearless variable speed wind turbine system with PMSG connected to the grid |
| title_full |
A novel scheme for control by active and reactive power utilized in gearless variable speed wind turbine system with PMSG connected to the grid |
| title_fullStr |
A novel scheme for control by active and reactive power utilized in gearless variable speed wind turbine system with PMSG connected to the grid |
| title_full_unstemmed |
A novel scheme for control by active and reactive power utilized in gearless variable speed wind turbine system with PMSG connected to the grid |
| title_sort |
novel scheme for control by active and reactive power utilized in gearless variable speed wind turbine system with pmsg connected to the grid |
| title_alt |
A novel scheme for control by active and reactive power utilized in gearless variable speed wind turbine system with PMSG connected to the grid |
| description |
Introduction. As a result of increasing fossil fuel price and state-of-the-art technology, more and more residential and commercial consumers of electricity have been installing wind turbines. The motivation being to cut energy bills and carbon dioxide emissions. Purpose. The main goal of this work is developing a control scheme for a variable speed wind turbine generator in order to produce utmost power from varying wind types, and variable wind speed. Novelty. This research paper presents an IGBT power converter control scheme for active power in relation to wind speed and reactive power by adjusting Q-reference (Qref) value in a gearless variable speed wind turbine with permanent magnet synchronous generator. Methods. An effective modelling and control of the wind turbine with the suggested power converter is executed by utilizing MATLAB/Simulink software. The control scheme consists of both the wind turbine control and the power converter control. Simulation results are utilized in the analysis and deliberation of the ability of the control scheme, which reveals that the wind turbine generator has the capability to actively sustain an electric power grid network, owing to its ability to independently control active and reactive power according to applied reference values at variable wind speed. Practical value. This research can be utilized for assessing the control methodology, the dynamic capabilities and influence of a gearless variable-speed wind energy conversion system on electric power grids. A case study has been presented with a (3×10 MW = 30 MW) wind farm scheme. |
| publisher |
National Technical University "Kharkiv Polytechnic Institute" and Аnatolii Pidhornyi Institute of Power Machines and Systems of NAS of Ukraine |
| publishDate |
2022 |
| url |
http://eie.khpi.edu.ua/article/view/254747 |
| work_keys_str_mv |
AT ghanems anovelschemeforcontrolbyactiveandreactivepowerutilizedingearlessvariablespeedwindturbinesystemwithpmsgconnectedtothegrid AT fandig anovelschemeforcontrolbyactiveandreactivepowerutilizedingearlessvariablespeedwindturbinesystemwithpmsgconnectedtothegrid AT kynclj anovelschemeforcontrolbyactiveandreactivepowerutilizedingearlessvariablespeedwindturbinesystemwithpmsgconnectedtothegrid AT mullerz anovelschemeforcontrolbyactiveandreactivepowerutilizedingearlessvariablespeedwindturbinesystemwithpmsgconnectedtothegrid AT ghanems novelschemeforcontrolbyactiveandreactivepowerutilizedingearlessvariablespeedwindturbinesystemwithpmsgconnectedtothegrid AT fandig novelschemeforcontrolbyactiveandreactivepowerutilizedingearlessvariablespeedwindturbinesystemwithpmsgconnectedtothegrid AT kynclj novelschemeforcontrolbyactiveandreactivepowerutilizedingearlessvariablespeedwindturbinesystemwithpmsgconnectedtothegrid AT mullerz novelschemeforcontrolbyactiveandreactivepowerutilizedingearlessvariablespeedwindturbinesystemwithpmsgconnectedtothegrid |
| first_indexed |
2025-07-17T11:49:00Z |
| last_indexed |
2025-07-17T11:49:00Z |
| _version_ |
1850412037356650496 |
| spelling |
eiekhpieduua-article-2547472022-04-18T15:31:56Z A novel scheme for control by active and reactive power utilized in gearless variable speed wind turbine system with PMSG connected to the grid A novel scheme for control by active and reactive power utilized in gearless variable speed wind turbine system with PMSG connected to the grid Ghanem, S. Fandi, G. Kyncl, J. Müller, Z. вітряна турбіна вітряна електростанція безредукторна вітряна турбіна вітряна турбіна з регульованою швидкістю силовий IGBT перетворювач багатополюсний синхронний генератор з постійними магнітами повномасштабний силовий перетворювач wind turbine wind farm gearless wind turbine variable-speed wind turbine IGBT power converter multi-pole permanent magnet synchronous generator full-scale power converter Introduction. As a result of increasing fossil fuel price and state-of-the-art technology, more and more residential and commercial consumers of electricity have been installing wind turbines. The motivation being to cut energy bills and carbon dioxide emissions. Purpose. The main goal of this work is developing a control scheme for a variable speed wind turbine generator in order to produce utmost power from varying wind types, and variable wind speed. Novelty. This research paper presents an IGBT power converter control scheme for active power in relation to wind speed and reactive power by adjusting Q-reference (Qref) value in a gearless variable speed wind turbine with permanent magnet synchronous generator. Methods. An effective modelling and control of the wind turbine with the suggested power converter is executed by utilizing MATLAB/Simulink software. The control scheme consists of both the wind turbine control and the power converter control. Simulation results are utilized in the analysis and deliberation of the ability of the control scheme, which reveals that the wind turbine generator has the capability to actively sustain an electric power grid network, owing to its ability to independently control active and reactive power according to applied reference values at variable wind speed. Practical value. This research can be utilized for assessing the control methodology, the dynamic capabilities and influence of a gearless variable-speed wind energy conversion system on electric power grids. A case study has been presented with a (3×10 MW = 30 MW) wind farm scheme. Вступ. Внаслідок зростання цін на викопне паливо та використання найсучасніших технологій, дедалі більше побутових та комерційних споживачів електроенергії встановлюють вітряні турбіни. Мотивація полягає в тому, щоб скоротити рахунки за електроенергію та викиди вуглекислого газу. Мета. Основною метою цієї роботи є розробка схеми управління вітряним генератором зі змінною швидкістю для отримання максимальної потужності від різних типів вітру та змінної швидкості вітру. Новизна. У даній дослідницькій роботі представлена схема управління силовим IGBT перетворювачем для активної потужності в залежності від швидкості вітру та реактивної потужності шляхом регулювання значенняQ-еталона (Qref) у безредукторній вітровій турбіні з регульованою швидкістю та синхронним генератором із постійними магнітами. Методи. Ефективне моделювання та керування вітровою турбіною з запропонованим перетворювачем потужності здійснюється з використанням програмного забезпечення MATLAB/Simulink. Схема управління складається з управління вітряною турбіною і з управління силовим перетворювачем. Результати моделювання використовуються для аналізу та обговорення можливостей схеми управління, що показує, що генератор вітрової турбіни здатний активно підтримувати електроенергетичну мережу завдяки своїй здатності незалежно контролювати активну та реактивну потужність відповідно до застосовуваних еталонних значень при змінній швидкості вітру. Практична цінність. Це дослідження може бути використане для оцінки методології управління, динамічних можливостей та впливу безредукторної системи перетворення енергії вітру зі змінною швидкістю на електричні мережі. Наведено тематичне дослідження зі схемою вітряної електростанції (3×10 МВт = 30 МВт). National Technical University "Kharkiv Polytechnic Institute" and Аnatolii Pidhornyi Institute of Power Machines and Systems of NAS of Ukraine 2022-04-18 Article Article application/pdf http://eie.khpi.edu.ua/article/view/254747 10.20998/2074-272X.2022.2.09 Electrical Engineering & Electromechanics; No. 2 (2022); 56-68 Электротехника и Электромеханика; № 2 (2022); 56-68 Електротехніка і Електромеханіка; № 2 (2022); 56-68 2309-3404 2074-272X en http://eie.khpi.edu.ua/article/view/254747/251887 Copyright (c) 2022 S. Ghanem, G. Fandi, J. Kyncl, Z. Müller http://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0 |