Fuzzy super twisting algorithm dual direct torque control of doubly fed induction machine

This paper proposes the fundamental aspects of hybrid nonlinear control which is composed of the super twisting algorithm (STA) based second order sliding mode control applying fuzzy logic method (FSOSMC), with pertinent simulation results for a doubly fed induction machine (DFIM) drive. To minimize chattering effect phenomenon due to Signum function employed in sliding mode algorithm, a new method is proposed. This technique consists in replacing the signum function by fuzzy switching function in the SOSMC to minimize flux and torque ripples. This FSOSMC is associated to the double direct torque control DDTC of the doubly fed induction machine (DFIM) by combining the advantages of fuzzy logic (FL) and the advantages of super-twisting sliding mode. The FSOSMC-DDTC strategy is compared with a PI-DDTC and SOSMC-DDTC. Simulation results demonstrate good efficiency and excellent robustness of the hybrid nonlinear controller

Control of Doubly Fed Induction Generator with Maximum Power Point Tracking for Variable Speed Wind Energy Conversion Systems

In this paper, a Direct Power Control (DPC) based on the switching table and Artificial Neural Network-based Maximum Power Point Tracking control for variable speed Wind Energy Conversion Systems (WECS) is proposed. In the context of wind energy exploitation, we are interested in this work to improve the performance of the wind generator by controlling the continuation of the Maximum Power Point Tracking (MPPT) using the Artificial Neural Network (ANN). The results obtained show the interest of such control in this system. The proposed Direct Power Control strategy produces a fast and robust power response, also the grid side is controlled by Direct Power Control based a grid voltage position to ensure a constant DC- link voltage. The THD of the current injected into the electric grid for the Wind Energy Conversion Systems with Direct Power Control is shown in this paper, the THD is lower than the 5 % limit imposed by IEEE STANDARDS ASSOCIATION. This approach Direct Power Control is validated using the Matlab/Simulink software and simulation results can prove the excellent performance of this control as improving power quality and stability of wind turbine

Indirect active and reactive powers control of doubly fed induction generator fed by three-level adaptive-network-based fuzzy inference system – pulse width modulation converter with a robust method based on super twisting algorithms

Aim. This paper presents the minimization of reactive and active power ripples of doubly fed induction generators using super twisting algorithms and pulse width modulation based on neuro-fuzzy algorithms. Method. The main role of the indirect active and reactive power control is to regulate and control the reactive and active powers of doubly fed induction generators for variable speed dual-rotor wind power systems. The indirect field-oriented control is a classical control scheme and simple structure. Pulse width modulation based on an adaptive-network-based fuzzy inference system is a new modulation technique; characterized by a simple algorithm, which gives a good harmonic distortion compared to other techniques. Novelty. adaptive-network-based fuzzy inference system-pulse width modulation is proposed. Proposed modulation technique construction is based on traditional pulse width modulation and adaptive-network-based fuzzy inference system to obtain a robust modulation technique and reduces the harmonic distortion of stator current. We use in our study a 1.5 MW doubly-fed induction generator integrated into a dual-rotor wind power system to reduce the torque, current, active power, and reactive power ripples. Results. As shown in the results figures using adaptive-network-based fuzzy inference system-pulse width modulation technique ameliorate effectiveness especially reduces the reactive power, torque, stator current, active power ripples, and minimizes harmonic distortion of current (0.08 %) compared to classical control.Мета У статті представлено мінімізацію пульсацій реактивної та активної потужності асинхронних генераторів подвійного живлення з використанням алгоритмів суперскрутки та широтно-імпульсної модуляції на основі нейро-нечітких алгоритмів. Метод. Основна роль непрямого управління активною та реактивною потужністю полягає у керуванні та регулюванні реактивної та активної потужностей асинхронних генераторів з подвійним живленням для вітроенергетичних систем з подвійним ротором змінної швидкості. Непряме керування, орієнтоване на поле, - це класична схема керування та проста структура. Широтно-імпульсна модуляція, заснована на системі нечітких висновків на основі адаптивної мережі, є новим методом модуляції; характеризується простим алгоритмом, який дає гарні гармонічні спотворення порівняно з іншими методами. Новизна. Пропонується адаптивна мережа на основі нечіткого висновку із широтно-імпульсною модуляцією. Запропонована побудова методу модуляції базується на традиційній широтно-імпульсній модуляції та системі нечітких висновків на основі адаптивних мереж для отримання надійного методу модуляції та зменшення гармонічних спотворень струму статора. У нашому дослідженні ми використовуємо асинхронний генератор з подвійним живленням потужністю 1,5 МВт, інтегрований у вітроенергетичну систему з подвійним ротором, щоб зменшити пульсації крутного моменту, струму, активної потужності та реактивної потужності. Результати. Як показано на рисунках з результатами, використання методу широтно-імпульсної модуляції на основі нечітких висновків системи адаптивних мереж покращує ефективність, особливо зменшує реактивну потужність, крутний момент, струм статора, пульсації активної потужності, та мінімізує гармонійне спотворення струму (0,08 %) порівняно з класичним керуванням

Using Feedback Control to Control Rotor Flux and Torque of the DFIG-Based Wind Power System

Direct torque control (DТС) is a method of controlling electrical machines that are widely used, and this is due to its simplicity and ease of use. However, this method has several issues, such as torque, rotor flux, and current fluctuations. To overcome these shortcomings and improve the characteristics and robustness of the DTC strategy of the doubly-fed induction generator (DFIG), a new DTC scheme based on the feedback control method (FCM) and space vector modulation (SVM) is proposed. In the proposed DTC technique, a proportional-integral controller based on feedback control theory is used to control and regulate the torque and rotor flux of the DFIG. On the other hand, the SVM technique is used to control the rotor side converter (RSC) to obtain a high-quality current. The simulation result shows that the proposed DTC technique has the advantages of faster dynamics and reduced harmonic distortion of current compared to the ‎conventional technique.

A Review of Control Techniques Future Trends in Wind Energy Turbine Systems with Doubly Fed Induction Generators (DFIG)

تعتبر طاقة الرياح حاليا واحدة من أكثر مصادر الطاقة الخضراء النظيفة الملاءمة على نطاق واسع في العالم. تم تطوير العديد من مبادئ توربينات الرياح بستخدام  المولدات المختلفة لتحويل طاقة الرياح المتاحة إلى طاقة كهربائية. يعد نظام المولد الحثي ذي التغذية المزدوجة DFIG لتوربينات الرياح ذات السرعة المتغيرة نسبيا (VSWT) هو الأكثر ملاءمة لطاقة توربينات الرياح بسبب فوائده العديدة مقارنة بتوربينات الرياح ذات السرعة الثابتة نسبيا (FSWT). تقدم هذه الورقة مراجعة و مقارنة عن طاقة توربينات الرياح المختلفة وملخصًا قيمًا للعمل الأخير المتعلقة بأنظمة طاقة الرياح المختلفة (WECS) لنمذجة DFIG وأقصى نقطة طاقة MPP وأحدث نظام تحكم للتشغيل. ومن ناحية أخرى تم في الدراسة الحالية تقديم مقارنات ومناقشات بين توربينات الرياح المختلفة لتكون مفيدة للدراسات البحثية.Wind energy is currently widely regarded as one of the most favorable green clean sources of energy. Several wind turbine principles with various generator architectures have been evolved to exchange the available wind energy into electric power. The DFIG partial Variable-Speed Wind Turbine (VSWT) system is most proper for wind turbine energy because of its numerous benefits over Fixed-Speed Wind Turbines (FSWT). This paper introduces a comparative review of the different wind turbine conversion energy and a valuable summary of the recent work in the literature on different Wind Energy Conversion Systems (WECS) of a DFIG modeling, Maximum Power Point (MPP), and the latest control system for operation. On the other side, comparisons and discussions between different wind turbines have been presented in the current study to be beneficial for research studies

Doubly-Fed Induction Generator (DFIG) in Connected or Weak Grids for Turbine-Based Wind Energy Conversion System

In the last thirty years the quantity of wind electricity generation has grown significantly due to its high-power density. Advances in wind energy technology have significantly decreased the cost of producing electricity from this renewable source. Nowadays, the generation of energy from wind sources plays a crucial role to increasing the green energy. In this context, wind energy conversion systems (WEC) must guarantee, in connected or weak grid operation, good stability in balanced or unbalanced conditions, high efficiency, high reliability and maximum power tracking in order to achieve the best performance when operating conditions vary

Overview of permanent-magnet brushless drives for electric and hybrid electric vehicles

With ever-increasing concerns on our environment, there is a fast growing interest in electric vehicles (EVs) and hybrid EVs (HEVs) from automakers, governments, and customers. As electric drives are the core of both EVs and HEVs, it is a pressing need for researchers to develop advanced electric-drive systems. In this paper, an overview of permanent-magnet (PM) brushless (BL) drives for EVs and HEVs is presented, with emphasis on machine topologies, drive operations, and control strategies. Then, three major research directions of the PM BL drive systems are elaborated, namely, the magnetic-geared outer-rotor PM BL drive system, the PM BL integrated starter-generator system, and the PM BL electric variable-transmission system. © 2008 IEEE.published_or_final_versio

A Review of Control Techniques for Wind Energy Conversion System

Wind energy is the most efficient and advanced form of renewable energy (RE) in recent decades, and an effective controller is required to regulate the power generated by wind energy. This study provides an overview of state-of-the-art control strategies for wind energy conversion systems (WECS). Studies on the pitch angle controller, the maximum power point tracking (MPPT) controller, the machine side controller (MSC), and the grid side controller (GSC) are reviewed and discussed. Related works are analyzed, including evolution, software used, input and output parameters, specifications, merits, and limitations of different control techniques. The analysis shows that better performance can be obtained by the adaptive and soft-computing based pitch angle controller and MPPT controller, the field-oriented control for MSC, and the voltage-oriented control for GSC. This study provides an appropriate benchmark for further wind energy research

Total harmonic distortion analysis of inverter fed induction motor drive using neuro fuzzy type-1 and neuro fuzzy type-2 controllers

Introduction. When the working point of the indirect vector control is constant, the conventional speed and current controllers operate effectively. The operating point, however, is always shifting. In a closed-system situation, the inverter measured reference voltages show higher harmonics. As a result, the provided pulse is uneven and contains more harmonics, which enables the inverter to create an output voltage that is higher. Aim. A space vector modulation (SVM) technique is presented in this paper for type-2 neuro fuzzy systems. The inverter’s performance is compared to that of a neuro fuzzy type-1 system, a neuro fuzzy type-2 system, and classical SVM using MATLAB simulation and experimental validation. Methodology. It trains the input-output data pattern using a hybrid-learning algorithm that combines back-propagation and least squares techniques. Input and output data for the proposed technique include information on the rotation angle and change of rotation angle as input and output of produced duty ratios. A neuro fuzzy-controlled induction motor drive’s dynamic and steady-state performance is compared to that of the conventional SVM when using neuro fuzzy type-2 SVM the induction motor, performance metrics for current, torque, and speed are compared to those of neuro fuzzy type-1 and conventional SVM. Practical value. The performance of an induction motor created by simulation results are examined using the experimental validation of a dSPACE DS-1104. For various switching frequencies, the total harmonic distortion of line-line voltage using neuro fuzzy type-2, neuro fuzzy type-1, and conventional based SVMs are provided. The 3 hp induction motor in the lab is taken into consideration in the experimental validations.Вступ. Коли робоча точка непрямого векторного управління стала, традиційні регулятори швидкості та струму працюють ефективно. Проте робоча точка постійно змінюється. У ситуації закритої системи виміряна інвертором опорна напруга показує вищі гармоніки. В результаті імпульс, що подається, нерівномірний і містить більше гармонік, що дозволяє інвертору створювати більш високу вихідну напругу. Мета. У цій статті представлена методика просторової векторної модуляції (SVM) для нейронечітких систем типу 2. Продуктивність інвертора порівнюється з продуктивністю нейронечіткої системи типу 1, нейронечіткої системи типу 2 та класичної SVM з використанням моделювання MATLAB та експериментальної перевірки. Методологія. Навчається шаблон даних введення-виводу, використовуючи алгоритм гібридного навчання, який поєднує у собі методи зворотного поширення помилки та методу найменших квадратів. Вхідні та вихідні дані для запропонованої методики включають інформацію про кут повороту і зміну кута повороту як отримані вхідні і вихідні коефіцієнти заповнення. Динамічні характеристики приводу асинхронного двигуна з нейронечітким управлінням порівнюються з характеристиками звичайного SVM. При використанні нейронечіткого SVM типу 2 асинхронний двигун, показники продуктивності по струму обертаючого моменту і швидкості порівнюються з показниками приводу асинхронного двигуна з нейронечітким управлінням типу 1 та традиційного SVM. Практична цінність. Продуктивність асинхронного двигуна, створеного за результатами моделювання, досліджується з використанням експериментальної перевірки dSPACE DS-1104. Для різних частот перемикання розраховуються загальні гармонічні спотворення лінійної напруги з використанням нейронечіткого управління  типу 2, нейронечіткого управління типу 1 і традиційного SVM. Асинхронний двигун потужністю 3 л.с. у лабораторії враховується під час експериментальних перевірок