Analytical, State-Space, Full Bridge MMC model

This project has received funding from the Royal Society exchange grant

Extended MANA formulation for time-domain simulations of combined power and gas networks

ABSTRACT: The promise of improved system efficiency, reliability, and higher renewable energy hosting capability of the Integrated Energy System concept has driven the development of innovative network coupling technologies and energy system integration methods. Co-ordinated design and operation of the traditionally separate energy systems, including electric power, gas, and heat will lead to the optimal use of synergies between energy networks and bring forth numerous benefits to the energy sector. To fully understand the potential and quantitatively assess the operation performance of the combined energy networks, a unified modeling and simulation framework using an extended MANA formulation is proposed in this paper, which is capable of incorporating arbitrary gas network configurations and unbalanced power networks in a systematic manner needed. A case study with combined power and gas networks via EnergyHubs is implemented to demonstrate the application of the proposed method. (C) 2019 The Authors. Published by Elsevier Ltd

Modélisation de systèmes électromécaniques multi-masses à base de machines asynchrones, à l'aide des outils MATLAB et EMTP, avec application aux éoliennes

Le présent rapport représente le résultat d’un trav ail de stage effectué à l’Institut de recherche Hydro-Québec (IREQ) sous le parrainage de l’ École Polytechnique de Montréal (EPM). Il décrit toute l’étude suivie aux fins de valida tion d’un modèle d’entraînement électrique multi- masses à base de machine asynchrone – le modè le de celle-ci ayant déjà été développé à l’IREQ - dans l’objectif de l’intégrer dans la bibliothèque de l’outil de simulation EMTP; de nombreux résultats d’analyse de modèles multi -masses, tenant compte de différents cas pratiques, font par tie de cet ouvrage. Ce travail se présente en trois chapitres: - Le premier chapitre traite le développeme nt d’un modèle multi-masses d’un entraînement électromécanique à base de machine à courant continu. Ce modèle servira de référence pour élaborer des simulations numéri ques sous Matlab-Simulink et sous EMTP, dont les résultats sont analysés et ensuite comparés pour mettre en relief les similitudes et les différences entre les deux plates-formes de simulation. - Dans le deuxième chapitre, nous mettons au point un modèle multi-masses d’un entraînement électromécanique à base de m achine asynchrone que nous simulons sous Matlab-Simulink ; nous comparons les résultat s obtenus avec les résultats de simulation du modèle développé par l’IREQ sous EMTP, et ce pour fins de validation de ce dernier, particulièrement en mode moteur. Différents cas pratiques sont consid érés pour l’analyse des deux modèles. - Au troisième chapitre, nous procédons à l'ét ude de ces mêmes modèles à base de machine asynchrone en mode générateur dans une appl ication de générateur éolienne. Un modèle d’aérogénérateur, utilisant une machine asynchrone , est mis au point et évalué sous Simulink et EMTP; le couple exercé par le vent sur l'éo lienne est également modélisé dans ce système. Il est à noter que le développement des modèle s d’entraînement à base de machine à courant continu ou à base de machine asynchrone a été in spiré principalement de la thèse de Mamadou Doumbia [1] tout en se référant à d’autres pu blications et ouvrages sc ientifiques [2], [3]. Quant à la mise au point de l’application de l’éolienne comme telle, de nombreux livres et articles scientifiques nous ont été d’un grand support pour dresser une dé marche scientifique originale enrichie par les données numériques de l’application pratique, fournies directement par Tomas Petru et Torbjörn Thiringer en complément de ceux déjà présents dans leur publication citée en référence [12] . Cette étude présente en effet un support souple et riche en matière de données et résultats liés au sujet

Electromagnetic transient simulation of large power networks with Modelica

This paper presents the simulation of electromagnetic transients (EMTs) with Modelica. The advantages and disadvantages are discussed. Simulation performance and accuracy are analyzed through the IEEE 118-bus benchmark which includes EMT-detailed models with nonlinearities. The domain-specific simulator EMTP is used for validations and comparisons

Improving numerical accuracy in time-domain simulation for power electronics circuits

ABSTRACT: In time-domain simulations of power system transients, trapezoidal integration with fixed step-size is the most common method due to its accuracy and ease of implementation. Discontinuities occurring within fixed time-step when simulating power electronics circuits, may cause numerical oscillations and errors. Several methods are available in the literature for interpolation and handling of discontinuities. This paper intends to analyze how accuracy is affected by existing techniques for handling discontinuities in time-domain simulations based on the trapezoidal integration method. New algorithms are proposed to improve accuracy

A New Control Interaction Phenomenon in Large-Scale Type-4 Wind Park

ABSTRACT: This paper demonstrates the risk of a new control interaction phenomenon between a large- scale type-4 wind park (WP) and a 500 kV transmission grid at super-synchronous frequency range. This study aims at (i) using the impedance-based stability assessment (IBSA) method to investigate this new interaction phenomenon; and (ii) analyzing the impact of various transmission grid topologies, WP operating conditions as well as wind turbine (WT) converter control parameters on the severity of the interaction. For ultimate accuracy, the frequency-dependent impedance characteristics of the WP are extracted using the electromagnetic transient (EMT)-type impedance scanning instead of simplified analytical model. The performed analyses demonstrate that the WP generation capacity, length of the transmission lines, applied series and shunt compensation levels, presence of parallel lines, and grid side converter (GSC) control parameters of the WT, can significantly affect the identified control interaction risk. The obtained results are validated through detailed EMT simulations. Although the type-4 WP is considered in this paper, the presented results can be generalized to any inverter-based resource (IBR) with full-size converter (FSC), such as photovoltaic (PV) power stations

Experimental and theoretical analysis of cable discharge

This paper focuses on the phenomenon of discharge of HVAC cables, which is a concern for utilities when performing AC/DC tests, during maintenance works, and more recently when switching cables for grid voltage control. The study is based on field and laboratory tests of 275 kV pressurized-oil-filled (POF) cables, analytical calculations, and simulations. The contributions of this paper are: field and laboratory measurements of voltages and leakage currents during cable discharge, including a field test carried out in 2015 by the National Grid (UK) on a 275 kV POF cable of 21 km; a method for estimating the leakage resistance and the time required to discharge a cable system using simple parallel RC circuit theory; and typical values of leakage resistance, leakage current, and discharge time for 275 kV cable systems. The influence of temperature, electric field, and humidity on cable discharge is also discussed and a correction factor to account for the impact of humidity is proposed