GridĘImpactĘofĘaĘ20ĘkWĘVariableĘSpeedĘWindĘTurbine
T. Thiringer, W. Hesse, A. Grauers, R. Ottersten, T. Petru
torbjorn.thiringer,Ęwolfgang.hesse,Ęanders.grauers,Ęrolf.ottersten,Ę[e-mail]
DepartmentĘofĘElectricĘPowerĘEngineering
ChalmersĘUniversityĘofĘTechnology,ĘS-412Ę96ĘGa
teborg,ĘSweden
Abstract: TheĘpowerĘqualityĘimpactĘofĘaĘ20ĘkWĘdirect-drivenĘvariableĘspeedĘwindĘturbineĘequippedĘwithĘpassiveĘblade
pitchingĘhasĘbeenĘinvestigated.ĘTheĘelectricalĘsystemĘofĘtheĘturbineĘconsistsĘofĘaĘ66-poleĘpermanentĘmagnetĘsynchronous
generator,Ę aĘdiodeĘrectifierĘ andĘaĘthyristorĘ inverter.Ę TheĘturbineĘ causesĘaĘrelativelyĘhighĘflickerĘ inĘ theĘ mediumĘ wind
speedĘrange,Ę butĘ smallĘ changesĘ inĘ theĘ dc-linkĘ canĘ reduceĘ this.Ę TheĘ voltageĘ distortionĘ isĘ smallĘ whileĘ theĘ harmonic
currentĘ injectionĘreachesĘ10Ę%Ę atĘratedĘ windĘspeed.ĘTheĘinvestigationĘalsoĘshowsĘthatĘtheĘpassiveĘpitchĘsystemĘallows
highĘpowerĘquality.
blade.ĘAtĘratedĘturbineĘspeed,ĘtheĘforcesĘonĘtheĘbladeĘtips
1.ĘINTRODUCTION
exceedĘtheĘtorqueĘofĘtheĘtorsionĘspringsĘandĘtheĘbladeĘtip
startsĘ toĘ pitch.Ę TheĘ pitchingĘ mechanismĘ isĘ designedĘ to
OneĘ veryĘ importantĘ issueĘ whenĘ windĘ turbinesĘ are
keepĘtheĘturbineĘspeedĘalmostĘconstantĘaboveĘratedĘ wind
installed,Ę isĘ theĘ powerĘ qualityĘ influenceĘ thatĘ theĘ wind
speed.
turbineĘ hasĘonĘtheĘgrid.ĘFixed-speedĘ windĘ turbinesĘ often
TheĘ electricalĘ systemĘ ofĘ theĘ PitchWindĘ turbineĘ is
produceĘ aĘ largeĘ powerĘ pulsationĘ [1-2]Ę whichĘ mayĘ cause
presentedĘ inĘ FigureĘ 1.Ę ItĘ hasĘ beenĘ designedĘ forĘ a
flickerĘonĘtheĘgrid.
permanentĘ magnetĘ direct-driveĘ generator.Ę ToĘ allow
TheĘ factĘ thatĘ someĘ windĘ turbinesĘ produceĘ strongly
variableĘspeed,ĘaĘdiodeĘrectifierĘisĘused.ĘTheĘdcĘcurrentĘ is
varyingĘ outputĘ powerĘ hasĘ leadĘ toĘ highĘ connectionĘ costs
smoothedĘ byĘ aĘ dcĘ inductorĘ andĘ thenĘ theĘ dcĘ currentĘ is
forĘ windĘ turbines.Ę Today,Ę inĘ Sweden,Ę theĘ costĘ forĘ grid
invertedĘ intoĘ 50Ę HzĘ byĘ aĘ thyristorĘ inverter.Ę SinceĘ the
connectionĘ isĘ upĘ toĘ 20Ę %Ę ofĘ theĘ totalĘ costĘ ofĘ theĘ wind
thyristorĘ inverterĘ consumesĘreactiveĘpowerĘandĘproduces
turbine.Ę ByĘ usingĘ moreĘ grid-friendlyĘ turbinesĘ and
currentĘ harmonicsĘ aĘ combinedĘ phaseĘ compensationĘ and
demonstratingĘthatĘtheseĘcanĘbeĘconnectedĘtoĘweakerĘgrids
5:thĘ harmonicĘ filterĘ isĘ used.Ę ThisĘ electricalĘ systemĘ has
would,Ę inĘ manyĘ cases,Ę giveĘ aĘ substantialĘ costĘ reduction
beenĘusedĘbecauseĘitĘcanĘeasilyĘbeĘmadeĘofĘstandardĘparts,
forĘ theĘ connectionĘ ofĘ windĘ turbinesĘ toĘ theĘ gridĘ and
itĘisĘ cheapĘandĘ efficient.Ę InĘ theĘ future,Ę aĘ PWMĘ inverter
probablyĘ makeĘ variable-speedĘ windĘ turbinesĘ moreĘ cost
systemĘwillĘbeĘdevelopedĘtoĘimproveĘpowerĘquality.
competitive.
Variable-speedĘ windĘ turbinesĘ haveĘ theĘ drawbackĘ that
DC
66-pole Harmonic
theyĘhaveĘbeenĘtooĘexpensive.ĘOneĘofĘtheĘreasonsĘforĘ this
inductor
generator filter
isĘthatĘactiveĘpitchĘcontrolĘisĘneededĘinĘorderĘtoĘoperateĘat
variableĘspeedĘatĘhigherĘwindĘspeeds.ĘEspeciallyĘforĘ small
turbines,ĘtheĘcostĘforĘanĘactiveĘpitchĘmechanismĘisĘhigh.
PM
TheĘ PitchĘ WindĘ turbineĘ isĘ equippedĘ withĘ aĘ special
pitchingĘ concept,Ę passiveĘ pitching,Ę whichĘ makesĘ it
Diode Thyristor
possibleĘ toĘ operateĘ thisĘ turbineĘ atĘ variableĘ speedĘ atĘ all
rectifier inverter
windĘ speeds,Ę althoughĘ thisĘ turbineĘ lacksĘ anĘ activeĘ pitch.
Figure 1. The electrical system of the Pitch Wind
TheĘpitchingĘisĘobtainedĘbyĘpre-strengthenedĘspringsĘthat
turbine.
makeĘ theĘ bladesĘ pitchĘ asĘ theĘ speedĘ ofĘ theĘ turbine
increases.
AtĘ lowĘ windĘ speedsĘ theĘ generatorĘ current,Ę and
TheĘ purposeĘ ofĘ theĘ investigationĘ isĘ toĘ evaluateĘ the
thereby,Ę theĘ power,Ę isĘ controlledĘ asĘ aĘ functionĘ ofĘ the
powerĘ qualityĘ impactĘ ofĘ theĘ 20Ę kWĘ PitchWindĘ wind
generatorĘ speed.Ę AtĘ 8Ę m/sĘ theĘ turbineĘ reachesĘ 75Ę rpm.
turbine.Ę TheĘ interestingĘ powerĘ qualityĘ aspectsĘ areĘ the
AboveĘ ratedĘ windĘ speed,Ę theĘ generatorĘ currentĘ isĘ kept
gridĘvoltageĘinfluence,ĘflickerĘcontributionĘandĘharmonic
constant,Ę whichĘ leadsĘ toĘ aĘ powerĘ whichĘ variesĘ slightly
currentĘinjection.
withĘtheĘ turbineĘ speed,Ę evenĘ aboveĘ ratedĘ windĘ speed.Ę If
2.ĘTHEĘPITCHWINDĘTURBINE perfectlyĘ smoothĘ powerĘ isĘ desiredĘ aboveĘ ratedĘ speed,Ę it
canĘ beĘ obtainedĘ byĘ controllingĘ theĘ powerĘ insteadĘ ofĘ the
TheĘ investigatedĘ turbineĘ isĘ equippedĘ withĘ aĘ passive
generatorĘ current.
pitchingĘ mechanism.Ę TheĘ bladeĘ tipsĘ areĘ pitchableĘ and
mountedĘwithĘaĘpre-tensionedĘtorsionĘspringĘonĘtheĘinner
400 V grid
10
3.ĘTHEĘMEASUREMENTĘSYSTEM
5
TheĘ instantaneousĘ valuesĘ ofĘ theĘ threeĘ phaseĘ currents
andĘ voltages,Ę theĘ rotorĘ speedĘ andĘ theĘ windĘ speedĘ are
0
recordedĘ onĘ aĘ rapidĘ dataĘ acquisitionĘ system.Ę TheĘ rotor
speedĘisĘobtainedĘbyĘmeasuringĘtheĘgeneratorĘ frequency.
-5
TheĘwindĘspeedĘisĘmeasuredĘusingĘaĘwindĘspeedĘsensorĘat
hubĘheight,Ę40ĘmĘwestĘofĘtheĘwindĘturbine.
-10
TheĘsignalsĘareĘfilteredĘandĘsampledĘsimultaneouslyĘby
theĘdataĘacquisitionĘsystem.Ę ForĘ theĘ flickerĘ evaluation,Ę a
-15
samplingĘ frequencyĘ ofĘ 250Ę andĘ 700Ę HzĘ isĘ usedĘ withĘ a
0 5 10 15 20
ElectricĘPowerĘ(kW)
104ĘHzĘ filterĘ andĘ forĘ theĘ harmonicĘ analysisĘ aĘ sampling
Figure 3. Reactive versus active power (circles are
frequencyĘofĘ10ĘkHzĘwithĘaĘ2ĘkHzĘfilterĘisĘused.
without grid filter and stars with grid filter)
4.ĘMEASUREMENTS
activeĘ powerĘ isĘ somewhatĘ compensatedĘ byĘ theĘ voltage
dropĘ causedĘ byĘ theĘ reactiveĘ power.Ę InĘ FigureĘ 4,Ę the
PowerĘ qualityĘ isĘ aĘ veryĘ broadĘ concept.Ę ForĘ wind
steady-stateĘvoltageĘlevelĘinfluencedĘbyĘtheĘwindĘturbines
turbineĘ applications,Ę threeĘ aspectsĘ areĘ ofĘ particular
forĘ variousĘdifferentĘ gridsĘ isĘ presented.Ę TheĘ short-ciruit
interest:ĘvoltageĘlevelĘ influence,Ę flickerĘ contributionĘ and
capacityĘofĘtheĘgridĘusedĘinĘthisĘcalculationĘisĘ340ĘkVA,
harmonicĘcurrentĘinjection.
20ĘtimesĘtheĘmaximumĘaverageĘproductionĘofĘtheĘturbine.
5
4.1 Steady-state performance
X/R=0.33
4
InĘFiguresĘ2ĘandĘ3,ĘtheĘ1ĘminuteĘaverageĘvaluesĘofĘthe
powerĘ versusĘ windĘ speedĘ andĘ theĘ reactiveĘ powerĘ versus
X/R=1
3
activeĘ powerĘ areĘ presented.Ę ItĘ canĘ beĘ notedĘ thatĘ the
turbineĘ onlyĘreachesĘ16ĘkW,ĘwhichĘindicatesĘ theĘ needĘ of
2
pitch-springĘ adjustment.Ę However,Ę asĘ theĘ maximum
powerĘ levelĘisĘreached,Ę theĘturbineĘ sticksĘtoĘitĘveryĘ well.
1
ComparedĘwithĘaĘfixed-speedĘ stallĘ regulatedĘ turbine,Ę the
X/R=5
averageĘ valueĘ isĘ muchĘ moreĘ constantĘ aboveĘ ratedĘ wind
0
speed.ĘComparedĘwithĘfixed-speedĘturbinesĘandĘespecially
2 4 6 8 10 12 14 16 18 20
pitch-regulatedĘ such,Ę theĘ ratioĘ ofĘ instantaneousĘ peak
WindĘspeedĘ(m/s)
Figure 4. Steady-state voltage level influence by the Pitch
powerĘ valuesĘ toĘ meanĘ powerĘ isĘ muchĘ lowerĘ forĘ this
Wind Turbine on various grids.
turbine.Ę FromĘ FigureĘ 3Ę itĘ canĘ beĘ observedĘ thatĘ the
harmonicĘ filterĘ producesĘ 10Ę kVAĘ whichĘ Ę givesĘ aĘ very
AsĘ canĘ beĘ notedĘ inĘ FigureĘ 4,Ę theĘ turbineĘ hasĘ the
goodĘ powerĘ factorĘ atĘ windĘ speedsĘ aboveĘ 5Ę m/s.Ę AsĘ the
highestĘ influenceĘ onĘ theĘ gridĘ voltageĘ atĘ lowĘ X/R-ratios.
powerĘ increases,ĘtheĘreactiveĘpowerĘ surplusĘproducedĘ by
ThisĘisĘaĘtypicalĘ situationĘ ifĘ weĘ haveĘ longĘ cables.Ę InĘ the
theĘharmonicĘ filterĘ decreasesĘandĘforĘ powerĘ levelsĘabove
caseĘ ofĘ theĘ presentĘ locationĘ ofĘ theĘ turbine,Ę the
10ĘkW,Ę theĘ turbineĘ startsĘ toĘ consumeĘ reactiveĘ power.
transformerĘ isĘlocatedĘafterĘ420ĘmĘofĘcablesĘwhichĘgives
ThisĘ hasĘ theĘ advantageĘ thatĘ theĘ voltageĘ influenceĘ is
anĘX/R-ratioĘ ofĘ 1.Ę TheĘ variationĘ inĘ voltageĘ levelĘ is,Ę for
reducedĘonĘmostĘgrids,ĘsinceĘtheĘvoltageĘincreaseĘdueĘto
theĘ gridĘ withĘ anĘ X/R-ratioĘ equalĘ toĘ 1,Ę onlyĘ 1%Ę asĘ the
windĘspeedĘchanges.
18
16
4.2 Power variations
14
12
InĘ FigureĘ 5,Ę typicalĘ timeĘ seriesĘ ofĘ theĘ power
10
productionĘ areĘ presentedĘ forĘ theĘ PitchWindĘ turbineĘ at
8
6Ęm/sĘ andĘatĘ12Ęm/s.Ę ItĘ canĘbeĘobservedĘthatĘtheĘturbine
powerĘ isĘ veryĘ closeĘ toĘ 15-16Ę kWĘ duringĘ 25Ę minutesĘ of
6
windĘ speedĘ ofĘ 12Ę m/s.Ę AtĘ theĘ lowerĘ windĘ speed,Ę the
4
turbineĘ followsĘ theĘ wind,Ę tryingĘ toĘ captureĘ asĘ much
2
energyĘ asĘ possible,Ę andĘ thus,Ę theĘ outputĘ powerĘ isĘ more
0
0 5 10 15 20 uneven.ĘAĘdifferenceĘcomparedĘwithĘfixed-speedĘturbines
WindĘspeedĘ(m/s)
isĘthatĘperiodicĘpowerĘcomponentsĘcausedĘbyĘtheĘblade
Figure 2. Steady-state performance of the turbine.
ReactiveĘPowerĘ(kVA)
VoltageĘvariationĘ(%)
ElectricĘPowerĘ(kW)
20
10-1
15
10
10-2
5
10-3
0
0 5 10 15 20 25
10-1 100 101
TimeĘ(min)
frequencyĘ(Hz)
Figure 5. Power versus time for the Pitch Wind turbine, Figure 6. Spectrum of the power for the Pitch Wind
gray=6 m/s, black=12 m/s. turbine, gray=6 m/s, black=12 m/s..
rotationĘ areĘ notĘ present.Ę AnotherĘ differenceĘ isĘ theĘ fact
0.5
thatĘ theĘ instantaneousĘ peakĘ powerĘ valuesĘ areĘ relatively
0.45
muchĘ lowerĘ forĘ thisĘ turbine.Ę WithĘ aĘ controlĘ limiting
generatorĘ powerĘ aboveĘ ratedĘ windĘ speed,Ę insteadĘ of 0.4
generatorĘ current,Ę theĘ powerĘ variationsĘ forĘ thisĘ typeĘ of
0.35
turbineĘcan,ĘinĘfact,ĘbecomeĘzeroĘatĘfullĘpower.
0.3
FigureĘ 6Ę presentsĘ theĘ spectrumĘ ofĘ theĘ powerĘ forĘ the
0.25
casesĘshownĘinĘFigureĘ5.ĘItĘcanĘbeĘobservedĘthatĘthereĘare
noĘdistinctĘcomponentsĘpresentĘinĘ theĘ spectrumĘ asĘ inĘ the
0.2
caseĘ ofĘ fixed-speedĘ turbinesĘ [1,2].Ę However,Ę dueĘ toĘ the
0.15
controlĘsystemĘsomeĘfrequenciesĘareĘsomewhatĘamplified,
0.1
unfortunatelyĘ inĘtheĘregionĘ sensitiveĘ toĘ flicker.Ę ThisĘ can
2 4 6 8 10 12 14
WindĘspeedĘ(m/s)
beĘseenĘ sinceĘ theĘ spectrumĘ betweenĘ 0.5-10ĘHzĘ isĘ higher
Figure 7. Pst as a function of wind speed, direct method.
forĘtheĘlowĘwindĘspeedĘcase,ĘinĘwhichĘtheĘcurrentĘ control
isĘactive,ĘthanĘforĘ theĘhighĘwindĘspeedĘcase,ĘinĘwhichĘthe
ToĘ determineĘ howĘ muchĘ flickerĘ impactĘ onlyĘ the
currentĘisĘkeptĘconstant.ĘTheĘincreaseĘinĘpowerĘvariations
turbineĘ hasĘ onĘ theĘ grid,Ę theĘ calculatedĘ voltageĘ impactĘ is
aroundĘ 3Ę HzĘ originatesĘ fromĘ theĘ factĘ thatĘ rotorĘ speed
usedĘ insteadĘ ofĘ theĘ measuredĘ gridĘ voltage.Ę Power
varies.ĘAtĘlowerĘspeeds,ĘrotorĘ speedĘchangesĘmuchĘmore,
pulsationĘ inĘ combinationĘ withĘ reactiveĘ powerĘ willĘ cause
andĘ thus,Ę thisĘ amplificationĘ isĘ higherĘ forĘ lowerĘ wind
voltageĘvariationsĘonĘtheĘgrid.Ę TheĘvoltageĘdeviationsĘare
speeds.ĘTheĘlow-frequencyĘvariationsĘareĘhigherĘforĘ high
calculatedĘas
windĘspeedĘthanĘforĘlowĘwindĘspeed.ĘThisĘisĘbecauseĘwind
U =ĘRgiqĘ+ĘXgid
variationsĘareĘhigherĘatĘhighĘwindĘspeeds.
whereĘ UĘisĘtheĘcalculatedĘvoltageĘdeviation,ĘRgĘisĘthe
gridĘ resistance,ĘXgĘ theĘ gridĘ reactanceĘ andĘ iqĘ andĘ idĘ are
4.3 Voltage variations-Flicker
theĘ instantaneousĘ activeĘ andĘ reactiveĘ currents.Ę FigureĘ 8
presentsĘ theĘ Pst-valuesĘ fromĘ theĘ calculatedĘ voltage
AĘ methodĘ ofĘ describingĘ theĘ voltageĘ qualityĘ isĘ to
variationsĘcausedĘbyĘtheĘwindĘturbine.
determineĘ theĘ short-termĘ flickerĘ value,Ę Pst.Ę First,
measuredĘ PstĘ valuesĘ areĘ derivedĘ directlyĘ fromĘ the
0.5
measuredĘ voltagesĘ usingĘ theĘ algorithmĘ presentedĘ inĘ [3].
0.45
ThisĘ methodĘ notĘ onlyĘ includesĘ theĘ flickerĘ contribution
0.4
fromĘtheĘturbine,ĘbutĘalsoĘflickerĘcausedĘbyĘotherĘ sources
0.35
inĘtheĘgrid.ĘTheĘresultĘisĘpresentedĘinĘFigureĘ7.
0.3
TheseĘflickerĘvaluesĘareĘinĘfactĘratherĘhighĘforĘ medium
0.25
windĘspeeds,ĘmoreĘthanĘforĘmanyĘfixed-speedĘturbines.ĘA
0.2
reasonĘ forĘ thisĘ seemsĘ toĘ beĘ sub-harmonicsĘ originating
fromĘ theĘgeneratorĘ frequency.Ę Below,Ę theĘ flickerĘ values
0.15
withoutĘsub-harmonicsĘwillĘalsoĘbeĘcalculated.
0.1
0.05
0 5 10 15 20
WindĘspeedĘ(m/s)
Figure 8. Calculated Pst as a function of wind speed,
direct method.
PowerĘ(kW)
ĘElectricĘPowerĘ(kW)
MeasuredĘPstvalue
CalculatedĘPstvalueĘ
AsĘcanĘbeĘobserved,Ę theĘflickerĘ contributionĘ fromĘ the
turbinesĘ dueĘ toĘ theĘ presenceĘ ofĘ sub-harmonics,
windĘ turbineĘ isĘ somewhatĘ lowerĘ thenĘ theĘ flicker
originatingĘ inĘ theĘ diodeĘ rectifier.Ę TheĘ flickerĘ situation
measuredĘ onĘ theĘ grid.Ę ThisĘ isĘ quiteĘ natural,Ę sinceĘ other
mayĘbeĘimprovedĘbyĘbetterĘfilteringĘonĘtheĘdc-link.
disturbancesĘexistĘonĘtheĘgrid.ĘWhenĘtheĘwindĘturbineĘwas
AĘfurtherĘ improvementĘ mayĘ beĘ obtainedĘ byĘ low-pass
shutĘoff,ĘtheĘPst-valuesĘwereĘbetweenĘ0.07ĘandĘ0.15.
filteringĘ theĘpowerĘ controlĘ referenceĘ value.Ę InĘ thisĘ way,
TheĘ highĘ flickerĘ valuesĘ areĘ partlyĘ causedĘ byĘ uneven
powerĘ pulsationĘ becomeĘ lowerĘ atĘ lowerĘ windĘ speeds.
powerĘ production,Ę butĘ alsoĘ theĘ factĘ thatĘ sub-harmonic
However,ĘthisĘwillĘleadĘtoĘaĘminorĘlossĘofĘenergyĘcapture,
currentsĘ originatingĘ fromĘ theĘdiodeĘ rectifierĘ areĘ emitted
sinceĘ theĘ turbineĘ willĘ operateĘ moreĘ onĘ theĘ sideĘ ofĘ the
byĘ theĘ electricalĘ systems.Ę TheseĘ sub-harmonicsĘ have
optimalĘCp- Ęvalue.
frequenciesĘbetweenĘ30-70ĘHz.ĘWithĘanĘimprovedĘ dc-link
TheĘ usedĘ thyristorĘ inverterĘ causesĘ lowĘ voltage
filterĘ sub-harmonicsĘcanĘbeĘavoidedĘ andĘ theĘ turbineĘ will
distortion.Ę However,Ę dueĘ toĘ highĘ currentĘ distortionĘ a
thenĘcauseĘlowerĘflickerĘvalues.
PWMĘinverterĘwillĘimproveĘtheĘpowerĘquality.
5. 3 Harmonic current injection
7.ĘREFERENCES
SinceĘ theĘ windĘ turbineĘ isĘ equippedĘ withĘ aĘ thyristor
inverter,Ę harmonicĘ currentsĘ areĘ injectedĘ intoĘ theĘ grid.
[1] G.Ę Gerdes,Ę F.Ę Santjer,Ę "PowerĘ qualityĘ ofĘ wind
TheĘgridĘ filterĘ decreasesĘtheĘharmonicĘ currentĘ injection,
turbinesĘ andĘ theirĘ interactionĘ withĘ theĘ grid",
butĘ ofĘ course,Ę thereĘ areĘ stillĘ currentĘ harmonicsĘ injected
ProceedingsĘ ofĘ theĘ EuropeanĘ WindĘ Energy
intoĘtheĘgrid.ĘTableĘ1ĘpresentsĘtheĘharmonicĘvoltageĘĘlevel
Conference,Ę10-14Ę OctĘ 1994,Ę Thessaloniki,Ę Greece,
onĘ theĘ gridĘ andĘ theĘ injectionĘ ofĘ harmonicĘ currentsĘ asĘ a
pp.Ę1112-1115
functionĘ ofĘ powerĘ level.Ę TheĘ voltageĘ harmonicsĘ are
expressedĘasĘpercentageĘofĘtheĘactualĘgridĘ voltageĘwhile
[2] T.Ę THIRINGERĘ "PowerĘ qualityĘ measurements
theĘcurrentĘ harmonicsĘareĘ presentedĘasĘpercentageĘofĘ the
gridĘcurrentĘatĘ15ĘkW.
PerformedĘ onĘ aĘ Low-VoltageĘ GridĘ EquippedĘ with
TwoĘ WindĘ Turbines",Ę Ę IEEE Transactions on
Table 1. Harmonic voltages and currents.
Energy Conversion,Ę Vol.Ę 11,Ę No.Ę 3,Ę pp.Ę 601-606,
SeptemberĘ1996
PowerĘ(kW) 3rd 5th 7th 11th 13th 17th 19th THD
5 0,21 0,41 0,31 0,45 0,15 0,26 0,15 0,91
[3] InternationalĘ ElectrotechnicalĘ Commision,Ę IEC
10 0,13 0,42 0,29 0,43 0,33 0,47 0,36 1,14
StandardĘ868.
15 0,10 0,28 0,12 0,53 0,44 0,61 0,52 1,38
Ę[4] InternationalĘ ElectrotechnicalĘ Commision,Ę IEC
StandardĘĘ61800-3,Ę1996.
PowerĘ(kW) 3rd 5th 7th 11th 13th 17th 19th TDD
5 0,86 3,34 0,42 1,88 0,06 1,22 0,60 4,36
10 1,00 5,28 2,39 3,48 0,22 2,30 1,55 7,91
15 0,92 6,80 3,77 4,37 0,44 2,98 2,25 10,5
ItĘ canĘ beĘ seenĘ thatĘ theĘ voltageĘ distortionĘ isĘ below
1.38Ę%,ĘwhileĘtheĘSwedishĘstandardĘallowsĘ6Ę%.
TheĘharmonicĘcurrentĘinjectionĘisĘ10%ĘofĘtheĘfull-load
current,Ę whichĘisĘ higherĘ thanĘ theĘ 5Ę %Ę recommendedĘ by
IECĘ [4].Ę AlthoughĘ higherĘ currentĘ distortionĘ canĘ be
acceptedĘifĘtheĘover-allĘ powerĘ qualityĘonĘtheĘ gridĘ isĘ low
enough,Ę aĘ PWMĘ inverterĘ withĘ muchĘ lowerĘ current
harmonicsĘwillĘbeĘdeveloped.
6ĘCONCLUSIONS
TheĘ investigationĘ showsĘ thatĘ theĘ passiveĘ pitching
conceptĘ worksĘ well.Ę TheĘ power-qualityĘ problemsĘ are
mainlyĘcausedĘbyĘtheĘelectricĘandĘcontrolĘ systemsĘandĘcan
ratherĘeasilyĘbeĘavoided.
TheĘ investigationĘ showsĘ thatĘ theĘ PitchĘ WindĘ turbine
producesĘaĘsmootherĘoutputĘpowerĘ comparedĘwithĘfixed-
speedĘ turbinesĘ atĘ highĘ windĘ speeds.Ę TheĘ flickerĘ levelĘ at
mediumĘwindĘspeedsĘisĘhigherĘ thanĘforĘ manyĘfixed-speed