Modeling and simulating of a wind energy system with static transfer switch using pscad program

Abstract

Bu tezde, güç sistemlerinde rüzgar enerji kaynağının kurulmasıyla birlikte klasik güç sistem kararlılığı, değişiklikleri ve sorunları verilmiştir. Rüzgar türbin sisteminden (RTS) ve statik transfer anahtarından (STA) oluşan bir sistemin elektromanyetik geçici modeli oluşturulmuştur. Bu sistem yenilenebilir tabanlı dağıtım üretim sistemlerine teknik bir bakış sunmuştur ve güç kalitesini iyileştirmekte STA'nın nasıl önemli rol aldığını sunmuştur. Model uygulamasının tüm yönlerini ve benzetim çalışmalarını yürütmek için PSCAD/EMTDC (Güç Sistemi Bilgisayar Destekli Tasarım / DC içeren Elektromanyetik Geçici durum) programının mevcut yüksek geliştirilmiş grafik özellikleri kullanılmıştır. Son zamanlarda rüzgar enerjisinin fosil yakıtlara pozitif bir alternatif olarak görülmesi ve bir çok rüzgar güç istasyonlarının tüm dünyada hizmette olmasından dolayı rüzgar enerjisi özel bir ilgi çekmektedir. Rüzgar türbininin çıkış gücü rüzgar hızındaki değişikliklerden dolayı dalgalanır. Bu güç dalgalanmaları frekans sapmalarına, elektrik kesintisine ve diğer güç kalite problemlerine neden olur. Bu tezde, rüzgar türbini sistemi STA ile şebekeye bağlanmıştır ve bu sistem rüzgar türbini simülasyonu için güçlü elemanlara sahip olan PSCAD/EMTDC programı ile geliştirilmiştir. Bir tristör tabanlı STA, rüzgar türbini ve şebeke sistemi arasında hızlı transferi ile yük için sürekli bir kaynak sağlar. Tasarlanan sistemin amacı güç sürekliliğini ve kalitesini iyileştirmektir. Rüzgar türbini sisteminin ve STA'nın benzetim modeli sırasıyla geliştirilmiştir ve bunlar PSCAD/EMTDC programında birleştirilmiştir.

In this thesis, classical power system stability, changes and challenges in the power system with installation of wind energy sources are given. An electromagnetic transient model of a system is composed by wind turbine system (WTS) and static transfer switch (STS). This system presents a technical review of power quality problems associated with the renewable based distributed generation systems and how STS plays an important role in power quality improvement. The highly developed graphic facilities available in PSCAD/EMTDC (Power System Computer Aided Design/Electromagnetic Transient including DC) were used to conduct all aspects of model implementation and to carry out extensive simulation studies. Recently, wind energy has attracted special interest because it is seen as a positive alternative to fossil fuels and many wind power stations are in service throughout the world. The output power of wind turbines fluctuates due to variations of wind speed. These power fluctuations cause frequency deviations, power outage and other power quality problem. In this thesis, a wind turbine system and grid system are connected with Static Transfer Switch and this system is developed by using PSCAD/EMTDC which contains powerful tools for the wind turbine simulation. A thyristor based STS provides a continuous supply for load with fast transfer between wind turbine system and grid system. The aim of the designed system is to improve the power continuity and power quality. A simulation model of wind turbine system and STS were developed, respectively and they were combined with simulation tool of PSCAD/EMTDC.