Enhancing off-grid wind energy systems with controlled inverter integration for improved power quality

Abstract

Off-grid wind energy systems play a pivotal role in providing clean and sustainable power to remote areas. However, the intermittent nature of wind and the absence of grid connectivity pose significant challenges to maintaining consistent power quality. The wind energy conversion system plays a central role in tapping renewable energy from wind sources. Operational parameters such as rotor and stator currents, output voltages of rectifiers and converters, and grid phase voltage variations are crucial for stable power generation and grid integration. Additionally, optimizing power conversion output through voltage gain analysis in boost converters is essential. Moreover, ensuring electricity quality via total harmonic distortion reduction in inverters is vital for grid compatibility. Goal. Enhancing the power quality of grid-integrated wind energy conversion systems. Methods. The proposed topology is implemented in MATLAB/Simulink with optimized control strategies for enhancing power quality in off-grid wind energy systems. Results. Control strategies with a grid -connected wind energy conversion system yields substantial improvements in power quality. This includes effectively mitigating voltage fluctuations and harmonics, resulting in smoother operation and reduced disturbances on the grid. Practical value. The proposed topology has proven to be extremely useful for off grid-integrated wind system.Автономні вітроенергетичні системи грають ключову роль у забезпеченні екологічно чистої та сталої електроенергії віддалених районів. Однак переривчастий характер вітру та відсутність підключення до мережі створюють значні проблеми для підтримки сталої якості електроенергії. Система перетворення енергії вітру відіграє важливу роль у використанні відновлюваної енергії з джерел вітру. Робочі параметри, такі як струм ротора та статора, вихідна напруга випрямлячів і перетворювачів, а також коливання фазної напруги мережі, є вирішальними для стабільного виробництва електроенергії та інтеграції в мережу. Також важлива оптимізація вихідної потужності за допомогою аналізу посилення напруги в підвищувальних перетворювачах. Забезпечення якості електроенергії за рахунок зменшення повного гармонійного спотворення в інверторах є життєво важливим для сумісності з мережею. Мета. Підвищення якості електроенергії інтегрованих в мережу систем перетворення енергії вітру. Методи. Запропонована топологія реалізована в MATLAB/Simulink з оптимізованими стратегіями керування для підвищення якості електроенергії у автономних вітроенергетичних системах. Результати. Стратегії керування за допомогою підключеної до мережі системи перетворення енергії вітру дають суттєві покращення якості електроенергії. Це включає в себе ефективне послаблення коливань напруги та гармонік, що призводить до більш плавної роботи та зменшення завад у мережі. Практична цінність. Запропонована топологія виявилася надзвичайно корисною для автономної інтегрованої вітрової системи.