Subsynchronous Resonance in DFIG-Based Wind Farms

La résonance sous-synchrone (SSR) se produit lorsqu'un réseau de transmission est compensé et un générateur commence à échanger de l'énergie aux fréquences inférieures à celles du système d'alimentation. Ce phénomène a été observé dans la centrale électrique d'Arizona en 1970, lorsqu'un générateur synchrone a été relié radialement à une ligne compensée. Depuis, des recherches approfondies ont été réalisées pour analyser et atténuer ces oscillations. En octobre 2009, un incident d'interaction de contrôle sous-synchrone (SSCI) s'est produit dans le système d'énergie ERCOT (parc éolien de Zorillo Gulf au Texas), ce qui a révélé la susceptibilité des parcs éoliens à générateur d'induction doublement alimentés (DFIG) à des phénomènes sous-synchrone. Dans cette thèse, le problème de SSCI dans un parc éolien basé sur DFIG relié à la ligne de transmission compensée en série est étudié. Les équations linéarisées qui décrivent le comportement du système sont développées sur la base du modèle réaliste de l'éolienne. Cet ensemble d'équations est utilisé pour obtenir un aperçu du comportement du système et de ses modes dominants. Plusieurs points de repère sont également développés sur la base du système d'alimentation réaliste pour aborder le problème de la simplicité et du système irréaliste dans la littérature existante. La simulation électromagnétique (EMT) a été utilisée pour obtenir le comportement transitoire précis du système et vérifier son exécution avec les exigences du code de réseau. Les points de repère développés ainsi que l'approche de balayage de fréquence, la méthode basée sur l'impédance, l'analyse de valeurs propres ou les simulations EMT permettent de détecter le risque potentiel des oscillations SSCI. Les analyses de valeurs propres et de sensibilité sont ensuite effectuées pour observer l'impact de différents paramètres système sur la stabilité. Plusieurs contrôleurs supplémentaires sont proposés pour résoudre le problème de stabilité et les mauvaises performances résultant du phénomène SSCI. Les contrôleurs proposés sont conçus selon la topologie et les conditions de fonctionnement du système d'alimentation. Pour vérifier la performance des contrôleurs proposés, plusieurs études de simulation sont réalisées dans le logiciel EMTP-RV. Dans les études de simulation, un modèle de parc éolien détaillé comprenant les fonctions de détection de défauts (FRT), le contrôleur de parc éolien (WFC), les non-linéarités du circuit électrique et de contrôle, le réseau de sous-transmission détaillé et la vitesse du vent non homogène sont considérés.