I nte rna t io na l J o urna l o f   Appl ied P o w er   E ng ineering   ( I J AP E )   Vo l. 7 ,   No . 1 ,  A p r il   201 8 ,   p p .   5 2 ~5 8   I SS N:  2252 - 8792   DOI :  1 0 . 1 1 5 9 1 /i j ap e. v 7 . i1 . pp 52 - 58           52       J o ur na l ho m ep a g e :  h ttp : //ia e s co r e. co m/jo u r n a ls /in d ex . p h p / I JA P E   A Nov el on S tability  and Faul t  Rid e t hro ug h  Ana ly sis  of Ty pe - 4  Wind  G enera tion Sy ste m  In tegra te d t o  VS C - H VD C  Link       Ch .   S .  V .  S .   P ha ni K u m a r,   T .   Vina y   K u m a r   Dep ar t m en t o f   E lect r ical  an d   E lectr o n ics E n g i n ee r in g ,  Vela g ap u d i Ra m a k r is h n a  Sid d h ar t h a  E n g i n ee r in g   C o lleg e,   A . P ,   I n d ia        Art icle  I nfo     AB ST RAC T     A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   J u l 4 ,   2 0 1 7   R ev i s ed   J an   9 ,   2 0 1 8   A cc ep ted   Feb   2 3 ,   2 0 1 8     No w - a - d a y s  p o ll u ti o n   is  i n c re a sin g   d u e   to   “ No n   Re n e w a b le  En e rg y   S o u rc e s” .   In   o rd e r  to   e n h a n c e   th e   e ff i c ien c y   o f   c o n v e n ti o n a l  g rid   a n d   to   g e n e ra te  th e   e lec tri c a l  p o w e r  in   e c o - f rien d l y   w a y ,   th e   re n e wa b le  e n e rg y   so u rc e s  a re   e m p lo y e d .   In   t h is  p a p e r  a   ty p e   4   w in d   g e n e ra ti o n   s y ste m   is   im p le m e n ted   to   a n a ly se   th e   s y st e m   u n d e r  f a u lt   c o n d it i o n s  a n d   to   a n a ly s e   th e   g rid   sta b il it y .   In   th e   p ro p o se d   sy ste m   t y p e - 4   w in d   g e n e ra ti o n   sy ste m   in teg ra ted   to   g rid   th ro u g h   V S C - H V DC  li n k   a n a ly sis   is  d o n e   b y   c o n sid e rin g   a   f a u lt   o n   th e   g rid   sid e   b y   th e   s y ste m   g e ts  iso late d   a n d   w in d   g e n e ra ti o n   sy ste m   tran sf e rs  v o lt a g e   to   lo c a l  lo a d   a n d   re m o te  lo a d .   W h e n   a   DC  fa u lt   is  o c c u rre d   o n   th e   VSC - HV DC l in k   th e n   th e   g rid   sid e   b re a k e r   a n d   w in d   sid e   b re a k e r   g e ts   o p e n ,   th e n   sy ste m   g e ts  iso late d .   T h is  is  im p le m e n ted   b y   c o n sid e rin g   “ L o w  V o l tag e   Rid e   T h ro u g h ”   (L V RT )  c o n d i ti o n s,  A c c o rd in g   to   t h e   I n d ian   g ri d   c o d e   o f   c o n tac t  w in d   g e n e ra ti o n   m a in tain   c o n sta n t  e v e n   th e   v o lt a g e   c o ll a p se   is  o c c u rre d   o n   th e   g rid   si d e .   T h e   p ro p o se d   V S C - H V DC  b a se d   T y p e - 4   W in d   G e n e r a ti o n   S y ste m   g i v e   m o re   re l iab le  to   o p e ra te  in   L V RT   c o n d it i o n   a n d   c a n   m e e t  th e   L o a d   d e m a n d   w h e n   th e   s y ste m   is  u n d e r  f a u lt   c o n d it io n   to   s o m e   e x ten t;   T h e   p ro p o se d   m e th o d   is  T y p e   – 4   W in d   g e n e ra to r  is  o f   4 . 4 M W /2 . 2 k V  e a c h   w it h   a   to tal  p lan t  c a p a c it y   o f   1 1 0 M W   o p e ra ted   w it h   V S C   b a s e d   HV DC  tran sm issio n   s y ste m   w it h   1 1 0 k V  DC  b u s  v o lt a g e   c o n n e c ted   to   2 2 0 k V   g rid .   T h e   re su lt s  o b tain e d   sh o w s  th e   G rid   is  o p e ra tes   u n d e r  f a u lt   rid e   th ro u g h   c o n d i ti o n s sta b il i ty .   K ey w o r d :   G rid – c o n n e c ti o n   L V RT   V S C - H V DC   W in d   f a r m     Co p y rig h t  ©   201 8   In s t it u te o f  A d v a n c e d   E n g i n e e rin g   a n d   S c ien c e .    Al l  rig h ts  re se rv e d .   C o r r e s p o nd ing   A uth o r :   Ch .   S .   V .   S .   P h a n i  K u m a r,   De p a rtme n t  o f   El e c tr ica l  &   El e c tro n ics   E n g in e e rin g ,   V e lg a p u d i  Ra m a k rish n a   S id d h a rt h a   En g in e e rin g   C o ll e g e ,   Aff il iate d   to   JN T UK ,   Ka k in a d a ,   Ka n u ru ,   Vijay a wa d a   -   5 2 0 0 0 7 ,   A n d h ra   P ra d e sh ,   In d ia .   E m ail:  s v s p h a n ik u m ar @ v r s id d h ar th a. ac . in       1.   I NT RO D UCT I O N     No w ad a y s ,   lo ad   d e m a n d   is   i n cr ea s i n g   g r ad u al l y   a t  t h e  d is tr ib u tio n   s id e  d a y   b y   d a y .   T o   m ain ta i n   o p tim a l  p o w er   f lo w   s u m   o f   g en er atio n s   m u s t  b e  eq u al  to   L o ad   d em a n d .   Gen er atio n   o f   elec tr ical  p o w er   b y   m ea n s   o f   C o n v e n tio n a l  en er g y   s o u r ce s   r es u lts   in   en v ir o n m e n tal  p o llu tio n .   I n   r esp o n s e,   t h e   R en e w ab le  en er g y   s o u r ce s   p la y   a  cr u cia l  r o le,   esp ec iall y   W in d   g en er ati n g   s o u r ce s .   T h ese  r en e w ab le  en e r g y   s o u r ce s   ca n   b e  r eser v ed   at  th e  d is tr ib u ti o n   s i d e.   T h e  Mic r o g r id   in v o lv es  d if f er en t  DG s   an d   lo ad s   at  d is tr ib u tio n   o r   at  s u b - lev el  tr an s m i s s io n .   Mic r o g r id   d im i n is h es  tr a n s m is s io n   l o s s es  as  lo ad   d em a n d   is   n ea r er   to   th e  P o w er   Gen er atio n .   M icr o g r id   ca n   o p er ate  in   d u al - m o d e,   co n n ec te d   to   th e  g r id   an d   I s lan d ed   m o d e.   I f   th er e  i s   a n y   f au lt  o n   g r id   s id e  th e  MG   w il l  o p er ate  in   is lan d ed   m o d e  [ 1 ] .   On e  o f   th e  m ai n   f r a g m e n t s   o f   th e  w i n d   g en er ati n g   s y s te m   i s   w in d   t u r b in e  ( W T ) ,   w h ich   i n tr o d u ce s   m a n y   d i s tu r b an ce s   li k e  f r eq u en c y   c h an g es,   v o ltag e  ch a n g es  an d   h ar m o n i c   in j ec tio n s   in   th e  s y s te m ,   w h en   in te g r ated   [ 2 - 4 ] .   T h e  W in d   g en er ati n g   s y s te m   ( W GS)   in clu d e s   T u r b in e  b lad es,  h u b   to   h o ld   th e  b lad es,   Gea r - b o x ,   Ge n er at o r   an d   m u ltip le  C o n tr o lli n g     s u b - s y s te m s .   B asicall y   t h e  g e n er ato r s   in   W GS  ar e  I n d u cti o n   Gen er ato r s   o r   Sy n c h r o n o u s   Gen er ato r s   [ 5 - 9 ] .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J A P E   I SS N:  2252 - 8792     A   N o ve l o n   S ta b ilit y  a n d   F a u lt   R id e  Th r o u g h   A n a lysi s   o f.. .   ( C h   S .  V .  S .   P h a n i Ku ma r )   53   Fu n d a m e n tall y ,   W in d   tu r b i n e s   ar e  o f   t w o   k in d s   b ased   o n   d esig n ,   Ho r izo n tal  A x i s   W in d   T u r b in e  ( HA W T )   an d   Ver t ical  Ax i s   W in d   T u r b i n e  ( V A W T ) .   T h e  b asic  s p ee d   co n tr o l  o f   th e  W in d   T u r b in es  ar e  o f   f o u r   t y p es .   T h e  f ir s t  t y p e,   T y p e - 1   W in d   T u r b in e  is   a  f i x ed   s p ee d   W T   w h ic h   in v o l v es  Sq u ir r el - ca g e  I n d u ctio n   Ge n er ato r   ( I G)   w h er e  ad d itio n a l  C ap ac i to r   b an k s   ar e  v ital  in   m ai n tai n in g   r ea cti v e  p o w er .   Seco n d   t y p e,   T y p e - 2   W i n d   T u r b in e  is   a  lo w   v ar iab le  s p ee d   W T   w h ich   is   i m p le m e n ted   b y   W o u n d   r o to r   t y p e  I G   w h er e  ad d itio n al   ca p ac ito r   b an k s   ar e  ev e n   r eq u ir ed   [ 2 ] .   Un lik e  T y p e - 1   an d   T y p e - 2   W T s ,   Do u b l y - Fed   I G  ( DFI G)   is   i m p le m en ted   i n   T y p e - 3   W T   w h er e  b ac k - to - b ac k   co n v er ter   w it h   g en er ic  co n tr o ller s   o n   b o th   s tato r   an d   r o to r   s id e  is   co n s id er ed .   DFI G  is   a  p ar tial v ar iab le  s p ee d   W T   an d   h as d ir ec t c o n tact  w it h   g r id   w ith o u t a n y   is o latio n ,   w h ic h   r es u lt s   i n   p o o r   tr an s ie n t  s tab ilit y   [ 6 - 1 0 ] .   No w   co m i n g   to   T y p e - 4   W T ,   a  f u l l y   v ar ia b le  s p ee d   W T   h as  a   Fu ll - s ca le  b ac k - to - b ac k   co n v er ter   w it h   g e n er ic  co n tr o ller s   th at  ca n   a f f o r d   g r ea ter   is o lat io n   f r o m   g r id .   T h is   w il l  b e  i m p r o v ed   b y   u s i n g   T y p e - 4   W GS.   Hen ce   i n   t h is   p r o p o s ed   s ch e m e,   T y p e - 4   W in d   T u r b in e  ca n   b e  as  it   d o esn ‟ t  ta k e  m u ch   r ea cti v e  p o w er   f r o m   g r id ,   an d   it  p r o v id es  h ig h   s p ee d   r an g es  a n d   i m p r o v es  tr an s ie n t  an d   s tead y   s tate  s tab il it y   o f   t h e  s y s te m .   T h e  m ai n   d is ad v a n ta g e  o f   W GS,  W in d   is   av ailab le  o n l y   af ter   d u s k   an d   s o lar   is   av ailab le  o n l y   a f ter   d a w n .   So   in   ad d itio n   to   W GS,  So lar   P h o to v o ltaic  g en er at in g   s y s te m   is   al s o   in te g r ated   to   MG .   Her e  t h e  p r o p o s ed   m o d el  is   VS C - HVDC   S y s te m   b ased   T y p e - 4   W in d   Gen er atio n   S y s te m ,   w h ic h   co n tr o ls   b o th   A ct iv e  P o w er   an d   R ea c tiv e  P o w er .   V SC - HVD C   li n k   is   u s ed   tr an s m it  t h e  p o w er   to   t h e  lo n g   d is ta n ce   ar ea   an d   ca n   b e  co n n ec ted   b et w ee n   t w o   a s y n ch r o n o u s   p o w er   g en er atio n   s y s te m s   a n d   ca n   tr an s f er   p o w er   in   b o th   t h e  d ir ec tio n s .   L o w   Vo lta g e  R id e  th r o u g h   ( L VR T )   s y s te m   is   u s ed   to   m ain tain   t h e  lo ad   d em a n d   co n s tan tl y   w h e n   t h er e  is   a  f a u lt o n   th e  g r id   s id e.   T h e  p r o p o s ed   m et h o d   o f   o p er atin g   th e  T y p e – 4   W in d   g en er atio n   s y s te m   o p er ated   w it h   VS C   b ased   HVDC  tr a n s m i s s io n   s y s te m   w ill  i n cr ea s e  th e  s tab ilit y   o f   t h e   Gr id .   L o w   Vo lta g e  R id e - T h r o u g h   ( L VR T )   is   o n e  o f   th e  m o s t  s i g n i f ica n t  g r id   co n n ec tio n   r eq u ir e m en ts   to   b e  m et  b y   W in d   E n er g y   C o n v e r s io n   S y s te m s   ( W E C S).   W h en   t h e  v o lta g e  d ip   o cc u r s   at   th e  g r id   s id e,   a n   i m b alan ce   is   m a d e  b et w ee n   t h e  ac ti v e  p o w er   d eli v er ed   to   th e  g r id   an d   g e n er ated   ac ti v e   p o w er .   W h ic h   i s   a   ch alle n g e  f o r   th e  W E C S,  h er e  th e  w in d   g en er ato r s   ar e   co n n ec ted   lo ca l  g r id   u n d er   h ea lt h y   a n d   f a u lt   co n d itio n s .   A cc o r d in g   to   lo w   v o ltag e  r id e  th r o u g h   ( L V R T ) ,   if   an y   v o lt a g e  d ip   is   o cc u r r ed   in   th e  w i n d   g en er atio n   p lan t  m u s t  co n n e cted   to   th e  g r id ,   an d   i t  d el iv er s   r ea cti v e  p o w er   to   t h e   g r id   to   h o ld   th e     g r id   v o ltag e   [ 11 - 16 ] .       2.     WI ND   G E N E RA T I O N  SYS T E M   I NT E G R AT E D  T O   V SC - H VDC  L I NK   B y   u s i n g   W in d   as   an   i n p u t  f o r   p o w er   g en er atio n ,   W in d   t u r b i n es  p la y   a   k e y   r o le  to   d r i v e  a n   elec tr ical  g en er ato r .   B asicall y   W T   co n s is ts   o f   B lad es,  H u b ,   Nac elle,   Gea r b o x ,   E lectr ical  Gen er ato r   an d   a  co n tr o l  u n it.   B lad es  ca tch   w i n d   p o w er ,   w h ile  h u b   an d   Nac el le  h o ld s   th e   b lad es.  R o tatin g   b lad es  i n   ac t io n   m o v e  t h e  s h a f t   in s id e  Nac e lle.   He n ce   Gea r b o x   is   u s ed   to   in cr ea s e   th e   s p ee d   o f   th e  s h a f t   in   ac co r d an ce   t o   s y n ch r o n ize  w it h   th e  E lectr ical  g e n er ato r   s p ee d .   E lectr ical  Gen er ato r   an d   C o n tr o l  u n it  s er v e  th e   MG   s id e  p ar am eter s .   Us u all y   w i n d   en er g y   is   tr ap p ed ,   s u ch   t h at  if   w i n d   f lo w s   o v er   b lad es  r esu lti n g   in   r o tatio n al  f o r ce   u s in g   g e n er atin g   li f t.   Op er ated   as  p er   th ese  to p o lo g ies  ar e  ca lled   Dr ag   lift  b ased   m ac h in e s .   T h e  p o w er   tr a n s f er   in   w i n d   tu r b in e  i s   n o th i n g   b u t k in et ic  en er g y   o f   t h e  f lo w i n g   air   m a s s   p er   u n it ti m e  is                                                    ( 1 )     W h er e             is   th e  p o w er   in   w i n d   ( in   w a tts )   ρ   is   t h e  air   d en s it y   ( 1 . 2 2 5   k g / m 3   at  1 5 °C   an d   n o r m a l   p r ess u r e) ,   A   i s   th e  ar ea   clea r e d   in   ( s q u ar e  m eter ) ,   an d         is   th e  w i n d   v elo cit y   w it h o u t  r o to r   in ter f er e n ce ,   i.e . ,   id ea ll y   at  in f i n ite  d is ta n ce   f r o m   th e  r o to r   ( in   m eter   p er   s ec o n d ) .   A ct u all y   th e  E q u at io n   s h o w s   t h e  p o w er   i n   th e   w i n d ,   b u t t h e  p o w er   o f   t h e  in d u ctio n   t u r b in e  r o to r   is   af f ec ted   b y   p o w er   co ef f ic ien t ,   C                                                               ( 2 )                                                                       ( 3 )     A lb er t  B etz  d ef i n es  t h e  m a x i m u m   v al u e  o f         li m i t  an d   t h e        v alu e  o f   t u r b in e  ca n   n e v er   ex ce ed   5 9 . 3 %  o f   th e  p o w er   f r o m   an   air   s tr ea m   o f   in   r ea lit y ,   th e  m ax i m u m   v al u e  o f   w i n d   tu r b in e  r o to r s         in   th e   r an g e  2 5 % to   4 5 %.  T i p   s p ee d   r atio   o f   a  w i n d   tu r b in e  ( λ )   is   d ef i n ed   as:                                      ( 4 )     W h er e  ω   is   r o tatin g   s p ee d   o f   r o to r   ( in   r p m ) ,   R   is   th e  r ad iu s   o f   th e  b r u s h ed   ar ea   ( in   m eter ) .   T h e  tip   s p ee d   r atio   λ   an d   th e  p o w er   co ef f icie n t        ar e  th e  d i m e n s io n les s   an d   s o   th i s   ca n   b e  u s e d   to   d escr ib e  th e   p er f o r m a n ce   o f   a n y   s ize  o f   win d   tu r b i n e  b lad e.   W T s   ar e  b asicall y   clas s i f ied   o n   b asi s   o f   m ec h an ica l  p o w er   co n tr o l  an d   s p ee d   co n tr o l.  St all  r eg u latio n   a n d   p itch   r e g u l atio n   ar e  th e  t y p es  o f   m ec h a n ical  p o w er   co n tr o l,  Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
              I SS N :   2252 - 8792   IJ A P E    Vo l.   7 ,   No .   1 ,  A p r il   2 0 1 8 :   52   –   58   54   d ep en d   o n   co n s tr u ctio n   o f   b la d es.  B ased   o n   s p ee d   co n tr o l,  W T s   ar e  f ix ed   s p ee d   an d   v ar iab le  s p ee d   in   g en er al.   B u t  in   ac t u al,   f o u r   t y p es  o f   W T s   ar e   in   ex is te n ce   at  p r ese n t  ar e  Fix ed   s p ee d   ( T y p e1   W T ) ,   L i m ited   Var iab le   s p ee d   ( T y p e  2   W T ) ,   D o u b l y   Fed   I n d u ctio n   Ge n er ato r   ( T y p e  3   W T ) ,   Fu ll  s ca le  b ac k - to - b ac k   co n v er ter     ( T y p e  4   W T ) .   Hig h   Vo ltag e  Dir ec t  C u r r en t  ( HVDC)  is   an   e f f ec t iv e  tec h n o lo g y   d esi g n ed   to   d is tr ib u te  lar g e  a m o u n t   o f   elec tr icit y   o v er   lo n g   d is ta n ce   w it h   n e g li g ib le  lo s s e s .   T h e  lo n g est  HV DC   li n k   i n   t h e  w o r ld   is   cu r r en tl y   in   R io   Ma d eir a  tr an s m is s io n   l in k ,   B r az il  w it h   a n   o v er h ea d   le n g t h   o f   2 3 8 5 K m .   T h e  lo s s e s   at  th e  tr an s m i s s io n   lev el  ca n   b e  g r ea tl y   r ed u ce d   b y   HVD C   tr an s m is s io n   s y s te m .   T h e  r ea s o n   f o r   m o v i n g   to w a r d s   VSC - HVD C   i s   th at  th e   co n v en t io n al  HVD C   u s e s   li n e  co m m u ta tio n   w h er e as  t h e  V SC   HVD C   u s e s   s e lf - co m m u tatio n .   L i n e   co m m u tatio n   is   u s ed   to   co n tr o l  ac tiv e  p o w er   o n l y   w h ile  s e lf - co m m u tatio n   i s   u s ed   f o r   co n tr o l  o f   b o th   ac tiv e   an d   r ea ctiv e  p o w er .   Vo ltag e  So u r ce   C o n v er ter s   ( VS C - HV DC )   is   e f f ec ti v e  s o l u tio n   f o r   l o n g   d is ta n ce   p o w er   tr an s m is s io n   s y s te m   e s p ec iall y   f o r   o f f - s h o r e  w i n d   p lan ts   a n d   g i v in g   p o w er   to   r e m o te  r eg io n s .   Du e  to   its   ad v an ta g es,  VS C - HVD C   is   o n e  o f   th e  m o s t  i m p o r tan t   co m p o n en t  o f   p o w er   s y s te m s   f o r   u n d er g r o u n d   an d   s u b m ar in e  ca b le  tr an s m is s io n   in   th e  f u tu r e.   T h e  AC   s y s t e m   h a s   b ee n   u s ed   f o r   tr an s f er   p o w er   h a s   b ee n   b ec o m e  s tr o n g   an d   ef f ec ti v e.   On e  m ai n   p r o b lem   w it h   r esp e ct  to   A C   p o w er   tr an s m i s s io n   is   th e  d if f ic u lties   a n d   co n tr o llab ilit y   o f   th e  s y s te m .   T h is   p r o b lem   m a y   b e  o v er c o m e  b y   u s i n g   V SC   b ased   H VDC  tr an s m is s io n   s y s te m .   T h ese  co n v er ter s   r e q u ir e  a  m o d er atel y   s tr o n g   s y n c h r o n o u s   v o lta g e  s o u r ce   co n v er ter   i n   o r d er     to   co m m u tate.       2 . 1 .   VSC – ba s ed  H VDC  t ra ns m is s io n sy s t e m   co n f ig ura t io ns   T h e  ty p ic al  s y s te m   co n f ig u r ati o n   o f   VS C - b ased   HVD C   tr an s m is s io n   s y s te m   is   p r esen ted   in   F ig u r e  1 .           Fig u r e  1 .   T y p ical  VSC - HV DC   s y s te m       T h e  ab o v e  t y p ical  s y s te m   co n s i s ts   o f :  t w o   v o lta g e  s o u r ce   co n v er ter s ,   tr a n s f o r m er s ,   p h as e  r ea cto r s ,   AC   filt er s ,   D C - li n k   ca p ac ito r s   an d   D C   ca b le s .   T h e  ab o v e  c o m p o n en t s   w i ll  b e  b r ie fly   d i s cu s s ed   b elo w .   Her e  th e  tr an s f o r m er s   ar e  u s ed   to   in ter co n n ec t t h e  Vo lta g e  So u r ce   C o n v er ter   ( VSC )   w it h   ac   s y s t e m ,   t h e  f u n ctio n   o f   tr an s f o r m er   is   to   i m p le m e n t  t h e  v o ltag e  lev el  o f   ac   n et w o r k   t o   a  v o ltag e  lev el  s u itab le  to   p ar ticu lar   co n v er ter .   T h e  m ai n   f u n ctio n   o f   ac   f ilter s   ar e  u s ed   to   eli m i n ate  th e  h ar m o n ic s   w h ic h   w as  cr ea ted   b y   u s i n g   P u ls e  W id th   Mo d u latio n   ( P W M)   tech n iq u e.   T h e  d c - ca p ac ito r s   s er v es  as  en er g y   s to r ag e  an d   eli m i n ates  t h e  h ar m o n ic   r ip p les  o n   d c  v o lta g e.   I n   o f f - s h o r e  p lan t  w e  ca n   co n tr o l  A C   v o ltag e,   ac tiv e   an d   r ea cti v e  p o w er .   I n   o n - s h o r e  p lan t  w e  ca n   co n tr o l D C   v o lta g e  an d   r ea ctiv e  p o w er .       3.     L O W  VO L T A G E   R I DE   T H RO UG H   ( L VR T )   A cc o r d in g   to   Gr id   co d e  o f   c o n tact  th e  w i n d   g e n er atio n   s y s te m   h as  to   b e  s y n ch r o n ize d   co n d itio n   ev en   u n d er   v o ltag e  co llap s e  co n d itio n   to   s o m e  e x te n t.  T o   av o id   ca s ca d in g   an d   d es y n c h r o n izi n g   o f   w i n d   g en e r atio n   s y s te m   u s ed   i m p r o v e  th e  s tab ilit y .   L VR T   is   t h e  o n e  o f   th e  b i g g e s t  c h alle n g e  to w ar d s   w i n d   g en er atio n   s y s te m   i n   p ar ticu la r   th o s e  u s in g   s y n ch o r o n o u s   g en er ato r s .   L o w   v o lta g e  r id e  th r o u g h   i s   o n e  o f   t h e   m o s t  i m p o r tan t  co n d itio n   f o r   in te g r atin g   t h e  w i n d   f a r m   with   t h e  p o w er   s y s te m ,   w h ich   h as  b ee n   r ec en tl y   in tr o d u ce d   in   t h e  g r id   co d es.  A cc o r d in g   to   th e  g r id   co d e  o f   co n tact,   it  is   cr u cial  f o r   th e  w i n d   g en er ato r   s y s te m s   to   r e m ai n   co n s ta n t  e v en   t h e  v o ltag e  d i s tu r b an ce s   o cc u r r ed   o n   in   th e  s y s te m ,   u p   to   a  s p ec if ie d   ti m e  p er io d s   an d   co n n ec ted   v o lta g e  lev els.  Ot h er w i s e,   th e  ad d iti o n al  lo s s   o f   p o w er   g e n er atio n   in   t h e  s y s te m ,   as  a   r esu lt  o f   t h e  i n ter r u p tio n   o f   t h e  W E C S,  ca n   ca u s e  a  g r ea te r   g en er atio n   i m b a lan ce ,   a n d   t h er ef o r e  t h e  s y s te m   f r eq u en c y   ca n   b e  d r o p p e d .   A ls o ,   i n   th e  i m m ed iate  in ter r u p t io n   o f   w i n d   g e n er atin g   u n it s   ca n   m a k e  a  lar g er   v o ltag e  d ip   an d   ev en t u all y   f a i lu r e  +  v o ltag e  s tab ili t y   i n   th e  af f ec ted   ar ea .   L o w   v o lta g e  r id e  th r o u g h   ( L V R T )   co n d itio n   i n   v ar io u s   g r id   co d es  f o r   d if f er en t  co u n tr ie s   in te g r ated   in   E u r o p e  an d   s h o w n   in   Fig u r e  2 .   A cc o r d in g   to   th e  Ger m an   g r id   co d e  o f   co n tact,   w in d   t u r b in es  co n n ec te d   to   th e  p o w er   s y s te m   h av e  to   o p er ate   w it h in   t h e   1 5 0   m s   a f ter   t h e  f au lt  o cc u r r e n ce ,   ev e n   if   t h e  v o ltag e  a t  t h e   p o in t  o f   co m m o n   co u p li n g   ( P C C )   f a lls   to   ze r o .   Fo r   an al y z in g   t h e  v o ltag e   s tab ilit y   d u r in g   t h e  f a u lt  U S  g r id   co d e  h as  b ee n   co n s id er ed   as  s h o w n   in   th e  Fi g u r e   3.   I n   Un ited   States   ( U S)  g r id   co d e,   ac co r d in g   to   t h e  lo w   v o ltag e  r id e  t h r o u g h   ( L V R T )   r e q u ir e m e n t,  t h e  w i n d   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J A P E   I SS N:  2252 - 8792     A   N o ve l o n   S ta b ilit y  a n d   F a u lt   R id e  Th r o u g h   A n a lysi s   o f.. .   ( C h   S .  V .  S .   P h a n i Ku ma r )   55   tu r b in es   s h o u ld   co n n ec ted   to   th e  g r id   a n d   s u p p l y i n g   r ea cti v e  p o w er   to   t h e   s y s te m .   W h e n   t h e  v o lta g e  at   t h e   P C C   f all s   in   th e  „ g r a y   co lo r ‟   ar ea ,   s h o w n   i n   Fig u r e  3 .   M o r eo v er ,   th e  w in d   f ar m s   m u s t  b e  ab le   to   o b tain   co n tin u o u s l y   at   9 0 %  o f   t h e  r a ted   lin e   v o lta g e,   a n d   it   is   to   b e  m ea s u r ed   at   t h e  h i g h - v o ltag e  s id e  o f   t h e  w i n d   p lan t  s u b s ta tio n   tr an s f o r m er s .   A cc o r d in g   to   r ec e n t  g r id   co d es  w i n d   f ar m s   m u s t  r e m ai n   co n n ec ted   an d   s u p p o r t  th e  s y s te m   d u r in g   t h e  f a u lt  a n d   af ter   t h e  f a u lt.  T h e  s y s te m   m u s t  w i th s tan d   t h e  v o ltag e  d ip s   f o r   a  p ar ticu lar   p er ce n tag e  o f   n o m i n al  v o ltag e  f o r   s p ec if ied   ti m e  d u r atio n .   Du r in g   t h e  lo w   v o lta g e  f a u lt s ,   th e  s y s te m   m a y   o v er   s p ee d   an d   b ec o m e  u n s tab le.               Fig u r e   2 .   L o w   v o lta g e  r id e  th r o u g h   ( L V R T )   r eq u ir em e n t  in   v ar io u s   g r id   co d es in   d if f er en t c o u n tr ies   Fig u r e   3 .   T y p ical  lo w - v o ltag e   r id e    th r o u g h   r eq u ir e m e n t       4.   SI M UL AT I O N  A ND   RE SU L T S   I n   th is   s i m u lat io n   th e  m o d elli n g ,   f r eq u en c y   an al y s is   an d   s ta b ilit y   an al y s is   o f   w i n d   g en er at in g   s y s te m   an d   d esig n in g   o f   VS C - HVD C   S y s te m   is   d o n e  b y   u s i n g   M A T L A B /  Si m u li n k .   I n   Fi g u r e  4   th e  s i m u latio n   o f   MG   th at  is   in te g r ated   to   W GS  co n n ec ted   to   VSC - HVD C   lin k   a  th r o u g h   a  tr an s f o r m er   o f   v o ltag e  r atio   7 5 0 /1 1 k V  co n n ec ted   to   a   tr a n s m i s s io n   li n e  o f   3 0 k m an d   t h en   t h e  v o lta g e  lev el  i s   s tep p ed   to   a   2 2 0 k V  b y   a   tr an s f o r m er s   o f   v o lta g e  r ati o   1 1 k V/2 2 0 k V.   T h e  d esig n ed   W GS  co n tain s   5 0   W in d   T u r b in e  d r iv en   s y n ch r o n o u s   g en er ato r s   o f   r atin g   ea c h   o f   2 . 2 MW   co n n ec ted   to g eth er   to   g et  1 1 0 MW .   T h e  s y s te m   p ar a m eter s   f o r   th e  d es ig n   o f   t y p e - 4   w i n d   g e n er atio n   s y s te m   i n te g r ated   to   VSC - HVD C   li n k   is   m en tio n ed   i n   d etail     in   ap p en d ix .             Fig u r e  4.   Si m u latio n   m o d el  o f   t y p e - 4  w i n d   g en er atio n   s y s te m   in teg r ated   to   VSC - H VDC  lin k       Fig u r e  5   s h o w s   g r id   s id e  lo ad   v o ltag e= 2 2 0 k V  ( r m s ) ,   lo ad   p h ase  cu r r en t=9 2 7 A   ( P ea k   to   P ea k ) .   Fig u r e  6   s h o w s   r e m o te  lo ad   v o ltag e= 2 2 0 k V  cu r r en t=2 2 2 . 5 A .   Fig u r e  7   s h o w s   lo ca l  lo ad   v o ltag e= 1 1 k V;   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
              I SS N :   2252 - 8792   IJ A P E    Vo l.   7 ,   No .   1 ,  A p r il   2 0 1 8 :   52   –   58   56   cu r r en t=1 4 8 5 . 5 A   ( p ea k   to   p ea k ) .   Fi g u r e  8   s h o w s   g r id   s id e  v o lta g es.  F ig u r e   9   s h o w s   li n e  v o lta g e  o f   tr an s f o r m er   p r i m ar y ,   w i n d   g en er atio n   lo ad   cu r r e n t  an d   l i n e  v o lta g e  o f   tr an s f o r m er   s e co n d ar y .   Fi g u r e   10   s h o w s   to r q u e  a n d   m ec h an ica l p o w er .           Fig u r e  5 .   Gr id   s id e  lo ad   v o ltag e= 2 2 0 k V  ( r m s ) ,   lo ad   p h ase  cu r r en t = 9 2 7 A   ( P ea k   to   P ea k )           Fig u r e  6 .   R e m o te  lo ad   v o ltag e =2 2 0 k V  cu r r en t=2 2 2 . 5 A           Fig u r e  7 .   L o ca l lo ad   v o ltag e = 1 1 k V;  cu r r en t=1 4 8 5 . 5 A   ( p ea k   to   p ea k )   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J A P E   I SS N:  2252 - 8792     A   N o ve l o n   S ta b ilit y  a n d   F a u lt   R id e  Th r o u g h   A n a lysi s   o f.. .   ( C h   S .  V .  S .   P h a n i Ku ma r )   57         Fig u r e  8 .   Gr id   s id e  v o ltag es             Fig u r e   9 .   L in e  v o lta g e  o f   tr an s f o r m er   p r i m ar y ,   w i n d   g e n er ati o n   lo ad   cu r r en t a n d   lin e  v o lta g e   o f   tr an s f o r m er   s ec o n d ar y         Fig u r e   10 .   T o r q u e  an d   m ec h a n ical  p o w er       5.   CO NCLU SI O N   T h e  d esig n i n g   o f   T y p e - 4   W in d   g e n er atio n   in teg r ated   to   VSC - HVD C   L in k   2 . 2 V  SG,  w h ich   i s   in te g r ated   to   MG   o f   1 1 k V  a t 2 2 0 k V  lev el   an d   th e  b a s e  lo ad   o f   r atin g   2 2 0 k V,   1 1 0   MW   at  0 . 9 6   p f   is   s i m u lated .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
              I SS N :   2252 - 8792   IJ A P E    Vo l.   7 ,   No .   1 ,  A p r il   2 0 1 8 :   52   –   58   58   Gen er ic  C o n tr o ller s   lik e  I n v er ter   p u ls e  co n tr o l,  P itch   an g le  co n tr o l  an d   Vo ltag e  s o u r ce   co n v er ter   co n tr o l  ar e  i m p le m en ted   to   en h a n ce   t h e  s tab ilit y   o f   M G,   t h is   ca n   b e  cl ea r l y   o b s er v ed   b y   t h e  r es u lt s   s h o w n   ab o v e.   T h e  p r o p o s ed   1 1 0 MW   T y p e - 4   W GS  is   a n al y ze d   w i th   V SC   b as ed   HVDC  li n k   w i th   1 1 0 k V  D C   lin k   v o ltag e,   t h e   s i m u lat io n   r es u lt s   s h o w s   t h at  th e  g r id   is   s tab le  w it h   ac ti v e  an d   r ea ctiv e  p o w er   f lo w s   an d   f u r th er   a n al y s is   is   r eq u ir ed   f o r   a  f au lt r id e  th r o u g h   co n d itio n s .       ACK NO WL E D G E M E NT   W e  g r ea tl y   ac k n o w led g e  S id d h ar th a   A ca d e m y   o f   Ge n er al  a n d   T ec h in ical   E d u ca tio n ,   Vij a y a w ad a  f o r   p r o v id in g   t h e  f ac i liti es to   ca r r y   o u t t h is   r esear c h .       RE F E R E NC E S   [1 ]   M o h d . Ha sa n   A li ,   W i n d   En e rg y   S y ste ms :  S o lu t io n s fo r  P o w e r   Q u a li t y   a n d   S t a b il iza ti o n :  CRC  P re ss ,   2 0 1 2 .   [2 ]   H.  L i  a n d   Z.   Ch e n ,   " Ov e rv ie w  o f   d iff e r e n t  w in d   g e n e ra to r  s y st e m s  a n d   th e ir  c o m p a riso n s,"   in   IET   Ren e wa b l e   Po we r Ge n e ra ti o n ,   v o l .   2 ,   n o .   2 ,   p p .   1 2 3 - 1 3 8 ,   Ju n e   2 0 0 8 .   [ 3 ]   M .   T s i l i   a n d   S .   P a p a t h a n a s s i o u ,   " A   r e v i e w   o f   g r i d   c o d e   t e c h n i c a l   r e q u i r e m e n t s   f o r   w i n d   f a r m s , "   i n   I E T   R e n e w a b l e   P o w e r   G e n e r a t i o n ,   v o l .   3 ,   n o .   3 ,   p p .   3 08 - 3 3 2 ,   S e p t .   2 0 0 9 .   [4 ]   L .   W a n g   a n d   S .   Ch e n ,   " S tab il it y   im p ro v e m e n t  o f   a   g rid - c o n n e c ted   o f f sh o re   w in d   f a r m   u sin g   a   su p e rc o n d u c ti n g   m a g n e ti c   e n e rg y   sto ra g e , "   2 0 1 2   I EE E  In d u stry   A p p l ica ti o n s  S o c iet y   An n u a l   M e e ti n g ,   L a s V e g a s,  2 0 1 2 ,   p p .   1 - 8.   [5 ]   Yu   Zh a o ,   O.  Kra u se ,   T .   K.  S a h a   a n d   Yo n g   L i,   " S tab il it y   e n h a n c e m e n t  in   d istri b u ti o n   sy ste m s  w it h   DFIG - b a se d   w in d   tu rb i n e   b y   u se   o f   S F C L , "   2 0 1 3   A u stra l a sia n   Un ive rs it ies   Po we r  En g in e e rin g   C o n fer e n c e   ( A UPEC) ,   Ho b a rt ,   TA S ,   2 0 1 3 ,   p p .   1 - 6.   [6 ]   S .   B.   Na d e ri  a n d   M .   Ja f a ri,   “ I m p a c t  o f   Brid g e   ty p e   F a u lt   Cu r re n t  L i m it e r  o n   P o w e r  S y ste m   T ra n sie n t  S tab il it y   , ”   in   Pro c .   7 t h   I n t.   C o n f .   El e c t.   El e c tro n .   E n g . ,   De c .   2 0 1 1 ,   p p . 1 – 4.   [7 ]   M .   F ir o u z i  a n d   G .   B.   G h a re h p e ti a n ,   " Im p ro v in g   F a u lt   Rid e - T h ro u g h   Ca p a b il it y   o f   F ix e d - S p e e d   W i n d   T u rb i n e   b y   Us in g   Brid g e - T y p e   F a u lt   Cu rre n t   L i m it e r, "   in   IEE E  T ra n sa c ti o n s  o n   E n e rg y   Co n v e rs io n ,   v o l.   2 8 ,   n o .   2 ,   p p .   3 6 1 - 3 6 9 ,   Ju n e   2 0 1 3 .   [8 ]   G .   Ra sh id   a n d   M .   H.  A li ,   " A   M o d if ied   Bri d g e - Ty p e   F a u lt   Cu rre n t  L im it e r  f o r  F a u lt   Rid e - T h ro u g h   Ca p a c it y   En h a n c e m e n t  o f   F ix e d   S p e e d   W in d   G e n e ra to r, "   in   IEE E  T ra n sa c ti o n s  o n   E n e rg y   Co n v e rs io n ,   v o l .   2 9 ,   n o .   2 ,   p p .   527 - 5 3 4 ,   Ju n e   2 0 1 4 .   [9 ]   A . V a ro l,   C.  lk  l   ,  a n d    .  V a ro l , ” In c re a sin g   th e   e ff icie n c y   o f   w i n d   t u rb i n e s ” ,   J o u rn a l  o f  W in d   E n g i n e e rin g   a n d   In d u stria l  Aer o d y n a mic s ,   2 0 0 1 ,   v o l.   8 9 ,   n o .   9 ,   p p .   8 0 9 – 8 1 5 .   Ju ly   2 0 0 1 .   [1 0 ]   S .   He ier,  Gr id   i n teg ra t io n   o f  wi n d   e n e rg y :  o n sh o re   a n d   o ff s h o re   c o n v e rs io n   sy ste ms ,   Jo h n   W il e y   &   S o n s   L td ,   2 0 1 4 ,   3 rd   e d it io n .   [1 1 ]   R.   P e n a ,   J.  C.   Clare   a n d   G .   M .   As h e r,   " Do u b ly   f e d   in d u c ti o n   g e n e ra to r  u sin g   b a c k - to - b a c k   P W M   c o n v e rters   a n d   it s  a p p li c a ti o n   to   v a r iab le - sp e e d   w in d - e n e rg y   g e n e ra ti o n , "   in   IEE   Pro c e e d in g s  -   El e c tric  Po we r  Ap p li c a ti o n s ,   v o l.   1 4 3 ,   n o .   3 ,   p p .   2 3 1 - 2 4 1 ,   M a y   1 9 9 6 .   [1 2 ]   Ka n g   J.L . ,   L ian g   H.F . ,   L i  G . Y.,   Zh o u   M in g ,   a n d   Ya n g   H u a ,   " Re se a rc h   o n   g ri d   c o n n e c ti o n   o f   w in d   f a r m   b a se d   o n   V S C - H V DC , "   in   Pro c .   2 0 1 0   P o w e r S y ste m T e c h n o l o g y ,   p p . 1 - 6 .     [1 3 ]   W .   L iu ,   Y.  W u ,   C.   L e e   a n d   C.   Ch e n ,   " Ef fe c t  o f   L o w - V o lt a g e - R id e - T h ro u g h   T e c h n o l o g ies   o n   th e   F irst  T a i w a n   Off sh o re   W in d   F a rm   P lan n in g , "   in   IEE E  T r a n s a c ti o n s  o n   S u sta i n a b le  En e rg y ,   v o l.   2 ,   n o .   1 ,   p p .   7 8 - 8 6 ,   Ja n .   2 0 1 1 .   doi :   1 0 . 1 1 0 9 /T S T E. 2 0 1 0 . 2 0 8 9 0 7 0   [1 4 ]   W e n li a n g   W a n g ,   Ba o m in g   Ge ,   D a q ian g   Bi,   M in g   Qin   a n d   W e i  L i u ,   " En e rg y   sto ra g e   b a se d   L V RT   a n d   sta b il izin g   p o w e r  c o n tro l  f o r  d irec t - d riv e   w i n d   p o w e r  s y ste m , "   2 0 1 0   In ter n a t io n a l  Co n fer e n c e   o n   Po we r  S y ste m  T e c h n o lo g y ,  Ha n g z h o u ,   2 0 1 0 ,   p p .   1 - 6.   [1 5 ]   Ya n g   S   a n d   Zh a n g   L . ,   " M o d e li n g   a n d   c o n tr o l  o f   th e   P M S G   w in d   g e n e ra ti o n   sy ste m   w it h   a   n o v e l  c o n tro ll e r ,"   2 0 1 3   T h i r d   I n t e rn a t i o n a l   C o n f e r e n c e   o n   I n t e l l i g e n t   S y st e m   D e si g n   a n d   En g i n e e ri n g   A p p l i c a t i o n s ,   2 0 1 2 ,   p p .   9 4 6 - 9 4 9   [1 6 ]   O.  A li z a d e h   a n d   A .   Ya z d a n i,   " A  S trate g y   f o r  Re a l   P o w e r  Co n tro l  in   a   Dire c t - Driv e   P M S G - Ba se d   W in d   En e rg y   Co n v e rsio n   S y ste m , "   in   IEE E  T ra n sa c ti o n s  o n   Po we r  De li v e ry ,   v o l.   2 8 ,   n o .   3 ,   p p .   1 2 9 7 - 1 3 0 5 ,   J u ly   2 0 1 3 .       AP P E NDI X     S . N O   PA R A M E T E R S   R A T IN G   1.   W i n d   t u r b i n e   1 1 0 M W / 2 . 2 k V   2.   DC - b u s  b a r   v o l t a g e   1 1 0 k V   3 .   G r i d   v o l t a g e   2 2 0 k V   4.   G e n e r a t i o n   1 1 k V - S w i n g / S l a c k   b u s   5.   T r a n smissi o n   l i n e   1 6 0 k m   6.   F r e q u e n c y   5 0 H z   7.   N o   o f   w i n d   t u r b i n e s   25   8.   C o n v e r t e r   t r a n sf o r me r   7 5 0 / 2 2 0 k V   9.   I n v e r t e r   t r a n sf o r me r   1 1 k V / 2 2 0 k V     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.