Contribution of secondary tension control applied in a wind farm composed of dfig wind turbines to long term voltage stability

This thesis investigates the use of secondary voltage control (SVC) in a wind park based on doubly fed induction generator (DFIG) and its effect on long-term voltage stability. The wind park consists of several wind turbines is modeled as an DFIG equivalent model. Initially, the performance of the SVC applied to wind park is compared with the case when only the primary voltage control (PVC) is adopted. A detailed analysis is conducted with time-domain simulations, considering high and low wind speed regimes, control variable limits of wind generators, static and dynamic loads, as well as dynamic models of overexcitation limiter (OEL) and load tap changing (LTC) transformer. Based on the results, the use of secondary voltage control in a DFIG-based wind park can postpone long-term voltage collapse of power system. Further, an adverse situation was observed showing that SVC can lead the grid-side converter (GSC) of DFIG to absorb reactive power from the electric grid and lose the capability of injecting reactive power in the grid. Thus, two novel auxiliary control strategies inserted in the GSC control loop are presented to prevent reactive reverse flow in the GSC, as well as forcing the provision of reactive power to the system via the GSC. The results indicate the effectiveness of the auxiliary control strategies in postponing the voltage collapse and increase the voltage stability margin of the system.Esta tese investiga o uso do controle secundário de tensão (CST) em um parque eólico composto de geradores de indução duplamente alimentados (DFIG) e seu efeito na estabilidade de tensão de longo-prazo. O parque eólico composto de várias turbinas eólicas é modelado como uma máquina DFIG equivalente. Primeiramente, o desempenho do CST aplicado ao parque eólico é comparado com o caso em que somente é utilizado o controle primário de tensão. Uma análise detalhada é conduzida através de simulações no domínio do tempo, considerando regimes de velocidade de vento alta e baixa, limites variáveis dos controles dos aerogeradores, cargas estática e dinâmica, bem como o modelo dinâmico do limitador de sobre corrente (OEL) e do comutador de tape sob carga (OLTC). Baseando-se nos resultados, o uso do CST em um parque eólico composto de aerogeradores DFIG pode postergar o colapso de tensão do sistema de potência. Além disso, uma situação adversa foi obtida mostrando que o CST pode levar o conversor do lado da rede (GSC) do DFIG a absorver potência reativa da rede elétrica e perder a capacidade de injetar reativos na rede. Assim, são propostas duas estratégias de controle auxiliares inseridas na malha de controle do GSC para impedir o fluxo inverso de reativos no GSC, bem como forçar o fornecimento de potência reativa para o sistema através do GSC. Os resultados indicam a eficácia das estratégias de controle auxiliares em postergar o colapso de tensão e aumentar a margem de estabilidade de tensão do sistema.UFPA - Universidade Federal do Par