Integration improvement of DFIG-based wind turbine into the electrical grid

[ENG] This doctoral thesis in electrical engineering is presented as five research works linked together by the same theme. Five articles were published in indexed journals. In this sense, each of these works forms a piece of the puzzle constructed around the subject ”wind farms integration into the electricity grid.” To better understand the articulation between these works, this thesis is structured in three parts: The first part treats the Fault Ride Through (FRT) capability of the Grid-connected DFIG-based Wind Turbine. The first proposed approach is a hybrid method combining two methods (active and passive methods): The active method aims to develop the control of DFIG. In contrast, the passive method is applied for severe voltage faults using hardware protection circuits. Otherwise, the second proposed approach is a control design implemented to the power converters using Proportional-Resonant regulators in a stationary two-phase(α−β) reference frame. The control performance is significantly validated by applying the real-time simulation for the rotor side converter and the hardware in the loop simulation technic for the experiment part of the generator’s grid side converter control. This thesis’s second part presents a new fault diagnosis and fault-tolerant control strategy for doubly fed induction generator with DC output based on predictive torque control. Generally, the current sensor failures can deteriorate the reliability and the performance of the control system and can lead to the malfunction of the predictive control strategy since the rotor-and stator flux cannot be estimated correctly. The proposed fault diagnosis can deal with all types of sensor faults. A non-linear observer adapted to the studied system to achieve smooth operation continuity when two or all the current sensors are faulty. The proposed approach’s feasibility and robustness are achieved by testing different sensor faults on the stator-and rotor-current and under different operation mode cases. The third part focuses on calculating the wind capacity credit by integrating the Moroccan project on the wind energy of 1000 MW in 2020. After introducing the Moroccan Integrated Wind Energy Project, a wind capacity credit assessment program will be implemented on Matlab software, including the complete information about” installed capacity, number of plants, failure rate, types of installed units, peak demand, etc.” This program will be used to calculate the safety rate of an electrical system as well as the capacity credit of Morocco’s electricity production network. The research provides conclusions according to comments and assessment of the impact of this electric energy integration based on wind generation. [SPA] Esta tesis doctoral en ingeniería eléctrica se presenta como cinco trabajos de investigación vinculados entre sí por un mismo tema. Se publicaron cinco artículos en revistas indexadas. En este sentido, cada uno de estos trabajos forma una pieza del rompecabezas construido en torno al tema “Integración de parques eólicos en la red eléctrica”. Para comprender mejor la articulación entre estos trabajos, esta tesis se estructura en tres partes: La primera parte trata la capacidad Fault Ride Through (FRT) de la turbina eólica basada en DFIG conectada a la red. El primer enfoque propuesto es un método híbrido que combina dos métodos (métodos activo y pasivo): El método activo tiene como objetivo desarrollar el control de DFIG. En contraste, el método pasivo se aplica para fallos severos de voltaje usando circuitos de protección de hardware. De lo contrario, el segundo enfoque propuesto es un diseño de control implementado para los convertidores de potencia utilizando reguladores de resonancia proporcional en un marco de referencia estacionario de dos fases (α−β). El rendimiento del control se valida significativamente aplicando la simulación en tiempo real para el convertidor del lado del rotor y la técnica de simulación de hardware en el bucle para la parte experimental del control del convertidor del lado de la red del generador. La segunda parte de esta tesis presenta una nueva estrategia de diagnóstico de fallos y control tolerante de fallos para un generador de inducción doblemente alimentado con salida de CC basado en control predictivo de par. Generalmente, los fallos del sensor de corriente pueden deteriorar la confiabilidad y el rendimiento del sistema de control y pueden conducir al mal funcionamiento de la estrategia de control predictivo ya que el flujo del rotor y el estator no se puede estimar correctamente. El diagnóstico de fallos propuesto puede tratar todo tipo de fallos del sensor. Un observador no lineal adaptado al sistema estudiado para lograr una continuidad de operación suave cuando dos o todos los sensores de corriente están defectuosos. La viabilidad y solidez del enfoque propuesto se logran probando diferentes fallos de sensor en la corriente del estator y del rotor y en diferentes casos de modo de operación. La tercera parte se centra en el cálculo del crédito de capacidad eólica mediante la integración del proyecto marroquí sobre la energía eólica de 1000 MW en 2020. Después de presentar el Proyecto Integrado de Energía Eólica de Marruecos, se implementará un programa de evaluación del crédito de capacidad eólica en el software Matlab, incluido la información sobre “capacidad instalada, número de plantas, tasa de fallos, tipos de unidades instaladas, pico de demanda, etc.” Este programa se utilizará para calcular la tasa de seguridad de un sistema eléctrico, así como el crédito de capacidad de la red de producción de electricidad de Marruecos. La investigación brinda conclusiones según comentarios y evaluación del impacto de esta integración de energía eléctrica basada en la generación eólica

Author

• El Karkri, Yassir

• Wind energy
• Conventional production
• Doubly Fed Induction Generator (DFIG)
• Moroccan Integrated Wind Energy Project
• Fuentes no convencionales de energía
• Energía eólica
• Turbinas de viento
• Generadores Eléctricos Doblemente Alimentados (DFIG)

Identifier

hdl:10317/10873

OAI identifier oai:identifier

oai:repositorio.upct.es:10317/10873