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 Rid e t hro ug Ana ly sis  of Ty pe - Wind  G enera tion Sy ste m  In tegra te d t o  VS C - H VD 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 Sid d h ar t h 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 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 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 g rid   a n d   to   g e n e ra te  th e   e lec tri c a p o w e 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 a re   e m p lo y e d .   In   t h is  p a p e 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 f a u lt   c o n d it i o n 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 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 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 w in d   g e n e ra ti o n   m a in tain   c o n sta n 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 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 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 is  o f   4 . 4 M W /2 . 2 k e a c h   w it h   a   to tal  p lan 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 DC  b u 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 o b tain e d   sh o w th e   G rid   is  o p e ra tes   u n d e 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 ©   201 8   In s t it u te o 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 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 K u m a r,   De p a rtme n o f   El e c tr ica &   El e c tro n ics   E n g in e e rin g ,   V e lg a p u d 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 h d is tr ib u tio n   s id d a y   b y   d a y .   T o   m ain ta i n   o p tim a p o w er   f lo w   s u m   o f   g en er atio n s   m u s b 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 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   cr u cia 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 r eser v ed   at  th d is tr ib u ti o n   s i d e.   T h Mic r o g r id   in v o lv es  d if f er en 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 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 g r id   an d   I s lan d ed   m o d e.   I f   th er i s   a n y   f au lt  o n   g r id   s id th MG   w il o p er ate  in   is lan d ed   m o d [ 1 ] .   On o f   th m ai n   f r a g m e n t s   o f   th 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 ( 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 f r eq u en c y   c h an g es,   v o ltag ch a n g es  an d   h ar m o n i c   in j ec tio n s   in   th s y s te m ,   w h en   in te g r ated   [ 2 - 4 ] .   T h 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 b lad es,  h u b   to   h o ld   th 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 g e n er ato r s   in   W GS  ar 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 a n d   F a u lt   R id 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 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 ( HA W T )   an d   Ver t ical  Ax i s   W in d   T u r b i n ( V A W T ) .   T h b asic  s p ee d   co n tr o o f   th W in d   T u r b in es  ar o f   f o u r   t y p es .   T h f ir s t y p e,   T y p e - 1   W in d   T u r b in is   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 I n d u ctio n   Ge n er ato r   ( I G)   w h er ad d itio n a C ap ac i to r   b an k s   ar v ital  in   m ai n tai n in g   r ea cti v 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 is   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 I G   w h er ad d itio n al   ca p ac ito r   b an k s   ar ev e n   r eq u ir ed   [ 2 ] .   Un lik T y p e - 1   an d   T y p e - 2   W T s ,   Do u b l y - Fed   I ( DFI G)   is   i m p le m en ted   i n   T y p e - 3   W T   w h er 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 is   co n s id er ed .   DFI is   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 s tab ilit y   [ 6 - 1 0 ] .   No w   co m i n g   to   T y p e - 4   W T ,   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 b 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 ca n   b as  it   d o esn ta k m u ch   r ea cti v 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 an d   s tead y   s tate  s tab il it y   o f   t h s y s te m .   T h m ai n   d is ad v a n ta g 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 t h 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 P o w er   an d   R ea c tiv P o w er .   V SC - HVD C   li n k   is   u s ed   tr an s m it  t h p o w er   to   t h lo n g   d is ta n ce   ar ea   an d   ca n   b 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 d ir ec tio n s .   L o w   Vo lta g R id th r o u g h   ( L VR T )   s y s te m   is   u s ed   to   m ain tain   t h lo ad   d em a n d   co n s tan tl y   w h e n   t h er is   f a u lt o n   th g r id   s id e.   T h p r o p o s ed   m et h o d   o f   o p er atin g   th 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 th s tab ilit y   o f   t h e   Gr id .   L o w   Vo lta g R id e - T h r o u g h   ( L VR T )   is   o n o f   th m o s s i g n i f ica n g r id   co n n ec tio n   r eq u ir e m en ts   to   b 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 v o lta g d ip   o cc u r s   at   th g r id   s id e,   a n   i m b alan ce   is   m a d b et w ee n   t h ac ti v p o w er   d eli v er ed   to   th 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 f o r   th W E C S,  h er th w in d   g en er ato r s   ar e   co n n ec ted   lo ca 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 r id th r o u g h   ( L V R T ) ,   if   an y   v o lt a g d ip   is   o cc u r r ed   in   th w i n d   g en er atio n   p lan m u s co n n e cted   to   th g r id ,   an d   i d el iv er s   r ea cti v 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 SYS T E M   I NT E G R AT E 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 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 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   co n tr o 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 t h s h a f t   in s id 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 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 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 u n it  s er v th e   MG   s id 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 ca lled   Dr ag   lift  b ased   m ac h in e s .   T h p o w er   tr a n s f er   in   w i n d   tu r b in i s   n o th i n g   b u t k in et ic  en er g y   o f   t h f lo w i n g   air   m a s s   p er   u n it ti m is                                                    ( 1 )     W h er e             is   th p o w er   in   w i n d   ( in   w a tts )   ρ   is   t h 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 ar ea   clea r e d   in   ( s q u ar m eter ) ,   an d         is   th w i n d   v elo cit y   w it h o u 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 r o to r   ( in   m eter   p er   s ec o n d ) .   A ct u all y   th E q u at io n   s h o w s   t h p o w er   i n   th e   w i n d ,   b u t t h p o w er   o f   t h in d u ctio n   t u r b in 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 B etz  d ef i n es  t h m a x i m u m   v al u o f         li m i an d   t h       v alu o f   t u r b in ca n   n e v er   ex ce ed   5 9 . 3 o f   th p o w er   f r o m   an   air   s tr ea m   o f   in   r ea lit y ,   th m ax i m u m   v al u o f   w i n d   tu r b in r o to r s         in   th e   r an g 2 5 % to   4 5 %.  T i p   s p ee d   r atio   o f   w i n d   tu r b in ( λ )   is   d ef i n ed   as:                                      ( 4 )     W h er ω   is   r o tatin g   s p ee d   o f   r o to r   ( in   r p m ) ,   R   is   th r ad iu s   o f   th b r u s h ed   ar ea   ( in   m eter ) .   T h tip   s p ee d   r atio   λ   an d   th p o w er   co ef f icie n       ar th d i m e n s io n les s   an d   s o   th i s   ca n   b u s e d   to   d escr ib 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 b lad e.   W T s   ar b asicall y   clas s i f ied   o n   b asi s   o f   m ec h an ica p o w er   co n tr o 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 th 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 f ix ed   s p ee d   an d   v ar iab le  s p ee d   in   g en er al.   B u 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 ar 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 2   W T ) ,   D o u b l y   Fed   I n d u ctio n   Ge n er ato r   ( T y p 3   W T ) ,   Fu ll  s ca le  b ac k - to - b ac k   co n v er ter     ( T y p 4   W T ) .   Hig h   Vo ltag Dir ec C u r r en ( HVDC)  is   an   e f f ec t iv tec h n o lo g y   d esi g n ed   to   d is tr ib u te  lar g 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 lo n g est  HV DC   li n k   i n   t h w o r ld   is   cu r r en tl y   in   R io   Ma d eir 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 lo s s e s   at  th tr an s m i s s io n   lev el  ca n   b 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 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 co m m u ta tio n   w h er e as  t h 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 ac tiv 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 o f   b o th   ac tiv e   an d   r ea ctiv p o w er .   Vo ltag So u r ce   C o n v er ter s   ( VS C - HV DC )   is   e f f ec ti v 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 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 to   its   ad v an ta g es,  VS C - HVD C   is   o n o f   th m o s i m p o r tan t   co m p o n en 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 ca b le  tr an s m is s io n   in   th f u tu r e.   T h 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 s tr o n g   an d   ef f ec ti v e.   On 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 d if f ic u lties   a n d   co n tr o llab ilit y   o f   th s y s te m .   T h is   p r o b lem   m a y   b o v er c o m 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 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 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 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 1 .           Fig u r 1 .   T y p ical  VSC - HV DC   s y s te m       T h ab o v t y p ical  s y s te m   co n s i s ts   o f t w o   v o lta g s o u r ce   co n v er ter s ,   tr a n s f o r m er s ,   p h as 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 ab o v c o m p o n en t s   w i ll  b b r ie fly   d i s cu s s ed   b elo w .   Her th tr an s f o r m er s   ar u s ed   to   in ter co n n ec t t h Vo lta g So u r ce   C o n v er ter   ( VSC )   w it h   ac   s y s t e m ,   t h 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 h v o ltag lev el  o f   ac   n et w o r k   t o   v o ltag lev el  s u itab le  to   p ar ticu lar   co n v er ter .   T h m ai n   f u n ctio n   o f   ac   f ilter s   ar u s ed   to   eli m i n ate  th 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 W id th   Mo d u latio n   ( P W M)   tech n iq u e.   T h d c - ca p ac ito r s   s er v es  as  en er g y   s to r ag an d   eli m i n ates  t h h ar m o n ic   r ip p les  o n   d v o lta g e.   I n   o f f - s h o r p lan w ca n   co n tr o A C   v o ltag e,   ac tiv e   an d   r ea cti v p o w er .   I n   o n - s h o r p lan w ca n   co n tr o l D C   v o lta g an d   r ea ctiv p o w er .       3.     L O 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 o f   c o n tact  th w i n d   g e n er atio n   s y s te m   h as  to   b s y n ch r o n ize d   co n d itio n   ev en   u n d er   v o ltag co llap s co n d itio n   to   s o m 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 th s tab ilit y .   L VR T   is   t h o n o f   th b i g g e s c h alle n g 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 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 r id th r o u g h   i s   o n o f   t h e   m o s i m p o r tan co n d itio n   f o r   in te g r atin g   t h w i n d   f a r m   with   t h 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 g r id   co d es.  A cc o r d in g   to   th g r id   co d o f   co n tact,   it  is   cr u cial  f o r   th 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 e v en   t h v o ltag d i s tu r b an ce s   o cc u r r ed   o n   in   th s y s te m ,   u p   to   s p ec if ie d   ti m p er io d s   an d   co n n ec ted   v o lta g lev els.  Ot h er w i s e,   th ad d iti o n al  lo s s   o f   p o w er   g e n er atio n   in   t h s y s te m ,   as  a   r esu lt  o f   t h i n ter r u p tio n   o f   t h W E C S,  ca n   ca u s 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 t h s y s te m   f r eq u en c y   ca n   b d r o p p e d .   A ls o ,   i n   th 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 lar g er   v o ltag d ip   an d   ev en t u all y   f a i lu r v o ltag s tab ili t y   i n   th af f ec ted   ar ea .   L o w   v o lta g r id 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 co u n tr ie s   in te g r ated   in   E u r o p an d   s h o w n   in   Fig u r 2 .   A cc o r d in g   to   th Ger m an   g r id   co d o f   co n tact,   w in d   t u r b in es  co n n ec te d   to   th p o w er   s y s te m   h av to   o p er ate   w it h in   t h e   1 5 0   m s   a f ter   t h f au lt  o cc u r r e n ce ,   ev e n   if   t h v o ltag a t h e   p o in 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 v o ltag e   s tab ilit y   d u r in g   t h f a u lt  U g r id   co d h as  b ee n   co n s id er ed   as  s h o w n   in   th 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 lo w   v o ltag r id t h r o u g h   ( L V R T )   r e q u ir e m e n t,  t h 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 a n d   F a u lt   R id 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 g r id   a n d   s u p p l y i n g   r ea cti v p o w er   to   t h e   s y s te m .   W h e n   t h v o lta g at   t h e   P C C   f all s   in   th g r a y   co lo r   ar ea ,   s h o w n   i n   Fig u r 3 .   M o r eo v er ,   th w in d   f ar m s   m u s b ab le   to   o b tain   co n tin u o u s l y   at   9 0 o f   t h r a ted   lin e   v o lta g e,   a n d   it   is   to   b m ea s u r ed   at   t h h i g h - v o ltag s id o f   t h w i n d   p lan 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 g r id   co d es  w i n d   f ar m s   m u s r e m ai n   co n n ec ted   an d   s u p p o r th s y s te m   d u r in g   t h f a u lt  a n d   af ter   t h f a u lt.  T h s y s te m   m u s w i th s tan d   t h v o ltag d ip s   f o r   p ar ticu lar   p er ce n tag o f   n o m i n al  v o ltag f o r   s p ec if ied   ti m d u r atio n .   Du r in g   t h lo w   v o lta g f a u lt s ,   th s y s te m   m a y   o v er   s p ee d   an d   b ec o m u n s tab le.               Fig u r e   2 .   L o w   v o lta g r id th r o u g h   ( L V R T )   r eq u ir em e n 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   th r o u g h   r eq u ir e m e n t       4.   SI M UL AT I O A ND   RE SU L T S   I n   th is   s i m u lat io n   th 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 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 4   th 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   th r o u g h   tr an s f o r m er   o f   v o ltag r atio   7 5 0 /1 1 k co n n ec ted   to   a   tr a n s m i s s io n   li n o f   3 0 k m an d   t h en   t h v o lta g lev el  i s   s tep p ed   to   a   2 2 0 k b y   a   tr an s f o r m er s   o f   v o lta g r ati o   1 1 k V/2 2 0 k V.   T h d esig n ed   W GS  co n tain s   5 0   W in d   T u r b in 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 s y s te m   p ar a m eter s   f o r   th 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 4.   Si m u latio n   m o d el  o f   t y p e - 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 5   s h o w s   g r id   s id lo ad   v o ltag e= 2 2 0 k ( 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 6   s h o w s   r e m o te  lo ad   v o ltag e= 2 2 0 k cu r r en t=2 2 2 . 5 A .   Fig u r 7   s h o w s   lo ca 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 8   s h o w s   g r id   s id v o lta g es.  F ig u r e   9   s h o w s   li n v o lta g 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 an d   l i n v o lta g 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 a n d   m ec h an ica l p o w er .           Fig u r 5 .   Gr id   s id lo ad   v o ltag e= 2 2 0 k ( 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 6 .   R e m o te  lo ad   v o ltag e =2 2 0 k cu r r en t=2 2 2 . 5 A           Fig u r 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 a n d   F a u lt   R id 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 8 .   Gr id   s id v o ltag es             Fig u r e   9 .   L in v o lta g 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 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 an d   m ec h a n ical  p o w er       5.   CO NCLU SI O N   T h 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 SG,  w h ich   i s   in te g r ated   to   MG   o f   1 1 k a t 2 2 0 k lev el   an d   th b a s 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 I n v er ter   p u ls co n tr o l,  P itch   an g le  co n tr o an d   Vo ltag s o u r ce   co n v er ter   co n tr o ar i m p le m en ted   to   en h a n ce   t h s tab ilit y   o f   M G,   t h is   ca n   b cl ea r l y   o b s er v ed   b y   t h r es u lt s   s h o w n   ab o v e.   T h 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 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 g r id   is   s tab le  w it h   ac ti v an d   r ea ctiv 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   f au lt r id th r o u g h   co n d itio n s .       ACK NO WL E D G E M E NT   W g r ea tl y   ac k n o w led g 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 f o r   p r o v id in g   t h 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 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 a n d   Z.   Ch e n ,   " Ov e rv ie o f   d iff e r e n w in d   g e n e ra to s y st e m 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 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 In d u stry   A p p l ica ti o n 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 in   d istri b u ti o n   sy ste m 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 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 o f   Brid g e   ty p e   F a u lt   Cu r re n L i m it e o n   P o w e S y ste m   T ra n sie n 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 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 T ra n sa c ti o n 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 L im it e f o 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 o f   F ix e d   S p e e d   W in d   G e n e ra to r, "   in   IEE T ra n sa c ti o n 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 o W in d   E n g i n e e rin g   a n d   In d u stria 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 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 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 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 -   El e c tric  Po we 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 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 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 T r a n s a c ti o n 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 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 c o n tro f o d irec t - d riv e   w i n d   p o w e s y ste m , "   2 0 1 0   In ter n a t io n a Co n fer e n c e   o n   Po we S y ste 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 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 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,   " S trate g y   f o Re a l   P o w e Co n tro 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 T ra n sa c ti o n o n   Po we 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 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.