A Full Order Sensorless Control Adaptive Observer for Doubly-Fed Induction Generator

This paper presents a sensorless control for a Doubly Fed Induction Generator (DFIG) in the context of grid-connected turbine-based wind generation systems. The paper proposes a full order adaptive observer able to track with excellent accuracy the DFIG rotor position even in presence of significant parameters deviations. The developed adaptive observer is coupled with a traditional stator flux based Field Oriented Control (FOC). The novel approach has been validated by an extensive numerical analysis

A novel direct power control for open-winding brushless doubly-fed reluctance generators fed by dual two-level converters using a common DC bus

A new direct power control (DPC) strategy for open-winding brushless doubly-fed reluctance generators (BDFRGs) with variable speed constant frequency is proposed. The control winding is open-circuited and fed by dual traditional two-level three phase converters using a common DC bus, and the DPC strategy aiming at maximum power point tracking and common mode voltage elimination is designed. Compared to the traditional three-level converter systems, the DC bus voltage, the voltage rating of power devices and capacity of the single two-level converter are all reduced by 50% while the reliability, redundancy and fault tolerance of the proposed system still greatly improved. Consequently its effectiveness is evaluated by simulation tests on a 42 kW prototype generator in MATLAB/SIMULINK

Robust indirect field oriented control of induction generator

The paper presents a novel robust field oriented vector control for induction generators. The proposed controller exploits the concept of indirect field orientation and guarantees asymptotic DC-link voltage regulations when DC-load is constant or slowly varying. An output-feedback linearizing Lyapunov’s based technique is employed for the voltage controller design. Flux subsystem design provides robustness with respect to rotor resistance variations. Decomposition of the voltage and current-flux subsystems, based on the two-time scale separation, allows to use a simple controllers tuning procedure. Results of comparative experimental study with standard indirect field oriented control are presented. It is shown that in contrast to existing solutions designed controller provides system performances stabilization when speed and flux are varying. Experimentally shown that robust field oriented controller ensures robust flux regulation and robust stabilization of the torque current dynamics leading to improved energy efficiency of the electromechanical conversion process. Proposed controller is suitable for energy generation systems with variable speed operation

IMPACT OF GENERIC AND MULTIBAND POWER SYSTEM STABLIZER (PSS) ON ELECTRIC POWER SYSTEM STABILITY

Sustained power system oscillation has become a serious problem for power system operation and control nowadays. Oscillations cause safety problems in electric power equipment and limit the transmission capacity of long-distance power transmission. Oscillations can reach an amount that can compromise the stable operation of the synchronous generator and the power system in general. One way to suppress oscillations is to use a stabilizer of the power system as an integral part of the excitation systems of generators. The task of the power oscillation stabilizer is to produce a torque damping component of the electromagnetic torque through the excitation systems. This paper reveals the impacts of Generic and Multiband power system stabilizers (PSS) to enhance the damping of low frequency oscillations in a two machine power system. The impact of the Multiband PSS was seen to be better that of Generic PSS on the two machine power system in Matlab Simulink. KEY WORD: Power, Stability, Simulation, Oscillations, Faults. DOI: 10.7176/CEIS/12-2-04 Publication date: April 30th 202

Керування машиною подвійного живлення в режимах збудження та синхронізації

Представлено результати синтезу та експериментального дослідження алгоритму збудження та синхронізації машини подвійного живлення (МПЖ) з напругою мережі. Синтезований алгоритм забезпечує синхронізацію вектора напруги статора з вектором напруги мережі по амплітуді, частоті та фазі, завдяки чому забезпечується підключення статора МПЖ до мережі живлення без виникнення перехідних процесів, що є необхідною умовою для застосувань МПЖ як в електроприводах, так і в системах генерування електроенергії. Експериментально підтверджено ефективність розробленого алгоритму синхронізації при його використанні в електромеханічних системах з МПЖ.Представлены результаты синтеза и экспериментального исследования алгоритма возбуждения и синхронизации машины двойного питания (МДП) с напряжением сети. Синтезированный алгоритм обеспечивает синхронизацию вектора напряжения статора с вектором напряжения сети по амплитуде, частоте и фазе, благодаря чему обеспечивается подключение статора МДП к сети без возникновения переходных процессов, что является необходимым условием как для применений МДП в электроприводах, так и в системах генерирования электроэнергии. Экспериментально подтверждена эффективность разработанного алгоритма синхронизации при его использовании в электромеханических системах с МДП.Excitation and synchronization algorithm for smooth connection of doubly-fed induction machine (DFIM) to the grid is presented. Designed algorithm ensures coincidence of voltage induced in the stator with the grid voltage in amplitude, frequency, and phase. It is important for the DFIM applications in both drives and power generation systems. The efficiency of designed excitation and synchronization algorithm in electromechanical system with the DFIM is experimentally confirmed

Comparative study between sliding mode control and the vector control of a brushless doubly fed reluctance generator based on wind energy conversion systems

Introduction. Nowadays, global investment in renewable energy sources has been growing intensely. In particular, we mention here that wind source of energy has grown recently. Purpose. Comparative study between sliding mode control and vector control of a brushless doubly fed reluctance generator based on wind energy conversion systems. Methods. This paper deals with conceptual analysis and comparative study of two control techniques of a promising low-cost brushless doubly-fed reluctance generator for variable-speed wind turbine considering maximum power point tracking. This machine's growing interest because of the partially rated power electronics and the high reliability of the brushless design while offering performance competitive to its famous spring counterpart, the doubly-fed induction generator. We are particularly interested in comparing two kinds of control methods. We indicate here the direct vector control based on Proportional-Integral controller and sliding mode controller. Results. Simulation results show the optimized performances of the vector control strategy based on a sliding mode controller. We observe high performances in terms of response time and reference tracking without overshoots through the response characteristics. The decoupling, the stability, and the convergence towards the equilibrium are assured.Вступ. Нині глобальні інвестиції у відновлювані джерела енергії стрімко зростають. Зокрема, звернемо увагу, що останнім часом має місце зростання  вітряних джерел енергії. Мета. Порівняльне дослідження між управлінням ковзним режимом та векторним управлінням безщіткового реактивного генератора з подвійним живленням на основі систем перетворення енергії вітру. Методи. Стаття присвячена концептуальному аналізу та порівняльному дослідженню двох методів управління перспективним недорогим безщітковим реактивним генератором з подвійним живленням для вітряної турбіни зі змінною швидкістю з урахуванням відстеження точки максимальної потужності. Інтерес до цієї машини зростає частково завдяки силовій електроніці, а також високій надійності безщіткової конструкції, яка при цьому пропонує характеристики, порівняні з його загальновідомим пружинним аналогом, індукційним генератором з подвійним живленням. Автори особливо зацікавлені у порівнянні двох видів методів управління. Автори вказують тут на пряме векторне управління на основі пропорційно-інтегрального регулятора та регулятора ковзного режиму. Результати. Результати моделювання показують оптимізовані характеристики векторної стратегії управління на основі контролера ковзного режиму. Спостерігаються високі показники з точки зору часу відгуку та відстеження еталонних значень без перевищення показників відгуку. Розв'язка, стабільність та прагнення до рівноваги гарантуються

The application of the modular multilevel matrix converter in high-power wind turbines

The trend in wind turbines has shown an ongoing power rating growth, reaching sizes up to 10 MW. Multilevel converters have therefore become a favourable solution for Multi-MW Wind Energy Conversion Systems (WECSs), due to high efficiency, reliability, controllability and the ability to reach high power/voltage ratings. Moreover, stringent grid codes to regulate the connection of WECSs to the electrical networks have been developed in countries with a high penetration of wind energy. In this context, this paper introduces the novel application of the Modular Multilevel Matrix Converter for interfacing Multi-MW Wind Turbines to provide decoupled input-output regulation, variable speed operation and fulfilment of modern grid codes

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

A new robust control using adaptive fuzzy sliding mode control for a DFIG supplied by a 19-level inverter with less number of switches

This article presents the powers control of a variable speed wind turbine based on a doubly fed induction generator (DFIG) because of their advantages in terms of economy and control. The considered system consists of a DFIG whose stator is connected directly to the electrical network and its rotor is supplied by a 19-level inverter with less number of switches for minimize the harmonics absorbed by the DFIG, reducing switching frequency, high power electronic applications because of their ability to generate a very good quality of waveforms, and their low voltage stress across the power devices. In order to control independently active and reactive powers provided by the stator side of the DFIG to the grid and ensure high performance and a better execution, three types of robust controllers have been studied and compared in terms of power reference tracking, response to sudden speed variations, sensitivity to perturbations and robustness against machine parameters variations.В статье описывается управление мощностью ветряной турбины переменной скорости на основе асинхронного генератора двойного питания ввиду их преимуществ с точки зрения экономичности и управления. Рассматриваемая система состоит из асинхронного генератора двойного питания, статор которого подключен непосредственно к электрической сети, а его ротор питается от 19-уровневого инвертора с меньшим количеством коммутаторов для минимизации гармоник, поглощаемых генератором, уменьшая частоту переключения, и устройств силовой электроники вследствие их способности генерировать высокое качество сигналов и низкого уровня напряжения на них. Чтобы независимо управлять активной и реактивной мощностью, подаваемой стороной статора указанного генератора в сеть, и обеспечивать высокую производительность и лучшее конструктивное исполнение, изучены и сопоставлены три типа робастных контроллеров с точки зрения отслеживания мощности, реакции на внезапное изменение скорости, чувствительности к возмущениям и устойчивости к изменениям параметров машины