RET_2015-01-02-03-04_Flipbook

GRID VOLTAGE CONTROL WITH WIND
TURBINE INVERTERS
BY USING GRID IMPEDANCE ESTIMATION ∗
ir. Jonas De Kooning, ELECTRICAL ENERGY LABORATORY (EELAB), DEPARTMENT OF
ELECTRICAL ENERGY, SYSTEMS AND AUTOMATION (EESA) , GHENT UNIVERSITY.
Keywords: Distributed generation, Wind turbine inverters, Grid voltage control, Grid impedance estimation
Summary
Résumé
Samenvatting
Currently, DG units inject power regardless of the grid voltage. Only when the grid voltage level
surpasses a certain threshold, these units shut down to avoid any voltage problems. In this article, a
method is developed to control the grid voltage by wind turbines. This way, the grid voltage level
improves, and the wind turbine can still generate power under suboptimal grid voltage conditions. The
wind turbine's active and reactive power output is controlled to regulate the grid voltage. The effect of
active and reactive power exchange on the grid voltage depends on the grid impedance ratio R/X of the
network lines. The effectiveness of the grid voltage control is improved by estimating the grid
impedance ratio in real-time to inject active and reactive power accordingly. The method is applied on
wind turbines, but can be used for other DG-units as well.
Actuellement, les unités DG injectent de la puissance quelle que soit la tension du réseau. Ce n’est que
lorsque le niveau de tension du réseau dépasse un certain seuil que ces unités sont arretées afin éviter
des problèmes de tension. Dans cet article, une méthode de régulation de la tension du réseau est
développée grâce à l’utilisation d’éoliennes. De cette façon, le niveau de tension du réseau est amélioré
et l'éolienne peut toujours générer de la puissance, même si la tension du réseau n’est pas optimale. Les
puissances active et réactive de l'éolienne sont contrôlées pour réguler la tension du réseau. L'effet d’un
échange de puissance active et réactive sur la tension du réseau dépend du rapport d'impédance R / X
des lignes de réseau. L'efficacité de la régulation en tension du réseau est améliorée en estimant le
rapport de l'impédance du réseau en temps réel et en injectant de la puissance active et réactive de
manière adéquate. Le procédé
est appliqué sur des éoliennes mais peut être également utilisé pour d'autres unités DG.
Momenteel injecteren DG eenheden vermogen onafhankelijk van de netspanning. Enkel wanneer de
netspanning boven een bepaalde limiet stijgt, schakelen de eenheden zich uit om verdere
spanningsproblemen te vermijden. In dit artikel wordt een methode ontwikkeld om de netspanning te
regelen met windturbines. Op deze manier verbetert de netspanning én kunnen de wind turbines nog
steeds vermogen produceren onder suboptimale netcondities. De actieve en reactieve
vermogensinjectie van de wind turbine wordt geregeld om de netspanning te regelen. De invloed van
de actieve en reactieve vermogensuitwisseling in het net hangt af van de netimpedantieverhouding R/X.
De effectiviteit van de netspanningsregeling wordt verbeterd door de netimpedantieverhouding in ware
tijd te schatten en de actieve en reactieve vermogensinjectie hieraan aan te passen. De methode wordt
in dit artikel toegepast op wind turbines maar vindt ook in andere DG eenheden zijn toepassing.
∗*Dit werk werd met de KBVE-prijs 'Onderzoek en Ontwikkeling' 2014 bekroond
Revue E Tijdschrift – 131 ste jaargang/131 e année – n° 1-2-3-4-2015 (publication mars/publicatie maart 2017)