Notigers No 41 Abril 2009
Transcripción
Notigers No 41 Abril 2009
NOTIGERS Boletín Informativo No. 41 Abril de 2009 Simulación Dinámica de Plantas eólicas con NEPLAN Continuación Diferentes enfoques de modelado del simulador de NEPLAN en un ejemplo típico: Un DFIG (Double-Fed Induction Generator) conectado a una red externa. Ejemplo de cómo ingresar un modelo simplificado de turbina eólica para realizar estudios sobre la Red. Ejemplo de cómo ingresar un modelo predefinido de turbina eólica con PWM y sus controladores predefinidos. Las Empresas de servicios públicos pueden estudiar la influencia de una planta eólica en su sistema de potencia con el modelo simplificado de la turbina eólica de NEPLAN. Los datos de entrada son muy simples. Se conecta la maquina a la barra y se agrega un símbolo de turbina eólica en el diagrama unifilar. La ventana de diálogo de la turbina eólica incluye todos los parámetros para la velocidad del viento, la turbina y los controladores. Esta es la forma más fácil de entrar un modelo de turbina eólica y sus controladores. Se inicia insertando el DFIG, la turbina, el rotor y el PWM asociados a la Red. Luego, y con sólo un clic se asignan los controladores PWM predefinidos. Eso es todo. Desde este momento se puede dar inicio a la simulación dinámica, ya sea en modo DQ (para sistemas balanceados) o en modo ABC (para sistemas desbalanceados). External Grid P=4.841 MW Q=0.000 Mvar F-28 P=15.584 MW Q=-2.375 Mvar 30 kV u=100.00 % DFIG Example with: - Rotor side PWM - Stator side PWM - Turbine controller PCC 30 kV u=100.00 % Simple DFIG example with multiple machines BUS1 P=-15.584 MW Q=2.375 Mvar P=-4.841 MW Q=0.000 Mvar - All controllers are build up with predefined turbine and PWM controllers TR2 Tap=0 TR3 Tap=0 P=4.500 MW Q=0.200 Mvar P=15.686 MW Q=0.000 Mvar P=0.341 MW Q=0.019 Mvar BUS2 3.3 kV u=99.51 % DFIG P=-5.686 MW Q=0.000 Mvar DFIG2 P=-5.200 MW Q=0.000 Mvar DFIG3 P=-4.800 MW Q=0.000 Mvar WT 3.3 kV u=100.10 % TURB3 TURB2 TURB & ROTOR CTRL U11 0.69 kV u=100.07 % P=-0.341 MW Q=-0.019 Mvar L1 WINDSPEED P=0.341 MW Q=0.037 Mvar VW3 VW2 U12 0.69 kV u=100.69 % P=-4.500 MW Q=-0.200 Mvar NODE-R 3.3 kV u=8.01 % G1d P=-0.341 MW Q=-0.263 Mvar DC 1.15 kV u=115.00 % P=0.341 MW Q=0.263 Mvar P=-0.341 MW Q=0.000 Mvar P=-0.341 MW Q=-0.037 Mvar P=0.341 MW Q=0.000 Mvar Dialog of the predefiend controllers PWM-R PWM-G TURBINE windspeed DFIG-ROTOR-CTRL PWM-GRID-CTRL ->click right mouse button, then choose "Element Properties" in the Popup-Menu to show the regulator Crowbar-Protection Block-Diagram of the crowbar controller ->click right mouse button, then choose "Subsystem" in the Popup-Menu to show the regulator Ejemplo de energía eólica con DFIG, Turbina y PWM Curvas de salida: Ángulo del alabe y Potencia. Ejemplo de cómo ingresar modelos de turbinas eólicas y controladores PWM utilizando el editor de diagramas de bloques de NEPLAN. Ejemplo de cómo definir modelos de turbinas eólicas y controladores PWM haciendo uso de las funcionalidades NEPLAN - Matlab NEPLAN ofrece todas las funcionalidades para crear la turbina y los controladores PWM a través de diagramas de bloques de usuario. El diagrama de bloques se puede crear muy fácilmente con la función gráfica de editor de bloques. NEPLAN tiene muchos bloques de funciones predefinidos disponibles. En caso que se necesite un bloque de función que no esté disponible en NEPLAN, el usuario puede definir su propio bloque de función (Ej. FFT, funciones matemáticas especiales, etc.). NEPLAN ofrece la posibilidad de construir un modelo de turbina eólica con una biblioteca de vínculo dinámico (DLL). Esto permite al fabricante ocultar su turbina y controlador en un formato binario. El desarrollo de un controlador de este tipo se puede hacer con ecuaciones en Matlab en un formato binario. El desarrollo de un controlador de este tipo se puede hacer con ecuaciones en Matlab. NEPLAN proporciona funcionalidades con Matlab para crear automáticamente el archivo binario DLL que luego serán utilizados por el simulador dinámico de NEPLAN. Los parámetros de los controladores pueden ser cambiados desde el cuadro de diálogo de NEPLAN. Todas las variables o señales de entrada/salida de los controladores están disponibles para uso externo. Esto permite, por ejemplo conectar cualquier señal/variable del modelo definido por el usuario a cualquier variable del sistema. W Windspeed UDBlock( 2 x 1 ) Time NLF4 p Time Lambda UDBlock( 2 x 1 ) Pwind CP Windspeed Lamda dWindspeed CP UDBlock( 3 x 2 ) Output W Twind Pw/Tw Tm Wind Input Slack W SLACK Windpower Initial Windspeed External Grid P=4.821 MW Q=0.000 Mvar S la ck PCC 30 kV u=100.00 % SLA CK- PR EF WMPT W UDBlock( 1 x 1 ) P=-4.821 MW Q=0.000 Mvar PREF p MPT Maximum Point Tracking TR1 Tap=0 DFIG Example with: - Rotor side PWM converter - Grid side PWM converter - P, Q and U-DC will be controlled Constant P=4.830 MW Q=0.150 Mvar TR DUMMY 10 kV u=100.14 % W Source Constant Integrator KA/TA x5 p Limit1 BetaRef p WREF Beta Integrator P=-4.493 MW Q=-0.075 Mvar p LimitVR dBeta P=-0.336 MW Q=-0.076 Mvar TR3 Tap=0 TR2 Tap=0 Pitch Control P=4.500 MW Q=0.200 Mvar Controladores de una turbina eólica construidos con la función de editor de Bloques de NEPLAN. P=0.341 MW Q=0.082 Mvar U11 0.69 kV u=100.50 % WT 3.3 kV u=100.32 % P=-0.341 MW Q=-0.082 Mvar L1 Coordinate Transformation P=0.341 MW Q=0.101 Mvar U12 0.69 kV u=102.10 % P=-4.500 MW Q=-0.200 Mvar Input ID2*COSPHIM IDR Input ID2*SINPHIM IQ DC 1.15 kV u=115.00 % NODE-R 3.3 kV u=8.03 % MD1*COSPHIM ID MQ Output MD Output MD G1d MQ MD1*SINPHIM P=-0.341 MW Q=-0.264 Mvar P=0.341 MW Q=0.264 Mvar P=-0.341 MW Q=0.000 Mvar - All controller models are user defined - The controllers are build up as "Symdef" file in Matlab. - From Matlab a binary DLL File will be automatically generated - This binary model (DLL file) will be selected in the dialog of the user defined element - The connection between the signals of the conntrollers and the system can be made very easily with the "CCT-Signal-Block" element P=-0.341 MW Q=-0.101 Mvar P=0.341 MW Q=0.000 Mvar IQ2*COSPHIM Input COSPHIM IQR Input MQ1*COSPHIM COSPHIM IQ2*SINPHIM Input SINPHIM Input PWM-R MQ1*SINPHIM PWM-G Rotor Side PWM - Controller SINPHIM N-SIG1 N-CTRL1 Grid Side PWM - Controller N-PWM-R PI-Controller PI-Controller P & IQ Input LAG IQ IQM/TR Source P1 P Q1 Q IDR IDR N-SIG2 MD IQM CROWBAR VDCREF MQ IQR IQR VD1 VD VQ1 VQ LAG Input LAG P-DFIG TMP MQ TMI IQREF Input p VDC Input P Integrator TP Constant KP Integrator TIQ Integrator p Integrator p TV TQ Constant Constant p MQ Output N-CTRL2 N-PWM-G MD VDC VDC IQ1 IQ Q2 Q MD MD MQ MQ CROWBAR MQ MQ1 Constant KIQ KV PI-Controller Q & ID KQ PI-Controller User defined Controller as *.dll file Source QREF LAG Input LAG Q-DFIG TMQ TMI MD Input LAG Integrator p Source QREF Integrator TQ Q Integrator QM/TR MD1 Constant Constant KQ Constant KD KID Output p TD TID MD Controladores PWM definidos como archivos DLL. Las señales de entrada / salida puede estar conectadas con otras variables en el sistema (por ejemplo, P, Q del rotor del modelo DFIG) Rotor y controladores de red PWM www.gers.com.co Lista de parámetros del controlador PWM los cuales se definen en el archivo binario definido por el usuario "UDM_CTRL_DFIGrotor".