Comparación de dos métodos de ajuste de estabilizadores de oscilaciones subsíncronas de aerogeneradores basados en generadores de inducción doblemente alimentados

Abstract

La resonancia subsíncrona puede aparecer en parques eólicos terrestres basados en generadores de inducción doblemente alimentados (DFIG) conectados a través de líneas de gran longitud con compensación serie. Esta configuración pretende reducir las pérdidas de potencia reactiva asociadas a la gran longitud de las líneas de una forma muy económica. Las oscilaciones subsíncronas pueden provocar la inestabilidad del sistema causando daños mecánicos en el eje del generador o de los equipos electrónicos. Este proyecto es continuación de otro anterior, en el que se estudiaron distintos estabilizadores de oscilaciones subsíncronas usando el método de sensibilidades de los autovalores. El objetivo de este proyecto es comparar dos métodos de estabilizadores de oscilaciones subsíncronas: sensibilidades de los autovalores y el filtro de Kalman. El proyecto estudia dos factores de compensación de la línea, al 8% y al 20%. El modelo está compuesto por la máquina asíncrona doblemente alimentada, el transformador elevador, la línea compensada serie y la conexión a red. Las simulaciones se realizan con Matlab/Simulink, donde se trabaja con representación de espacio de estados. El estabilizador basado en sensibilidades de los autovalores se inspira en los principios de los estabilizadores del sistema de potencia. El estabilizador basado en el filtro de Kalman toma conceptos estadísticos y se optimiza con algoritmos genéticos. Los resultados se analizan atendiendo a dos criterios: máxima sensibilidad y amortiguamiento de los modos supersíncrono y subsíncrono.

Subsynchronous resonance can occur in onshore wind farms based on doubly-fed induction generators (DFIG) connected to series-compensated transmission networks. This layout is used to reduce reactive power losses due to long-distance lines. Economical investment is needed. Subsynchronous oscillations may cause instability of the system. Shaft and electronic equipment are likely to be damaged. This project continues a previous one, which studied different stabilizers using eigenvalue sensitivities method. This project aims to compare two different methods for stabilizing subsynchronous oscillations: eigenvalue sensitivity analysis and Kalman filter. Simulations are carried out in Matlab/Simulink varying series compensation level (8% and 20%). The model consists of a doubly-fed induction generator (DFIG), a step-up transformer, a series-compensated line and grid connection. Space-state representation is used. Stabilizer based on eigenvalue sensitivities method is inspired by power system stabilizers. Stabilizer based on Kalman filter uses statistical concepts. It is optimized by using genetic algorithms. Results are assessed regarding the damping of super and subsynchronous modes and maximum sensitivity.