Predictive Power Control of Grid and Rotor Side converters in Doubly Fed Induction Generators Based Wind Turbine

This paper presents a new control scheme for grid and rotor side for doubly fed induction generator (DFIG) using model based predictive control. The control strategy minimizes quality functions, which represent the desired behavior of the converter. The technique developed uses predictive direct power control to control the rotor and grid side converter. The main advantages of this method are no need of linear controllers, coordinates transformations or modulators for converter and inverter. Simulation results demonstrate robust, precise, and fast dynamic behavior of system

Energy efficiency of a 3-level shunt active power filter powered by a fuel-cell / battery DC bus with regulated duty cycles

Introduction. Nowadays, electrical energy is indispensable in industrial, tertiary and domestic appliances. However, its efficiency is becoming affected by the presence of the disturbances that appear in the electrical networks such as harmonics, unbalance, sags/swells, flickers …etc. Indeed, the disturbances cause a decrease in the power factor and an increase in the power losses. In this paper, the harmonic disturbance is considered and a 3-level shunt active power filter powered by a hybrid fuel-cell/battery DC is applied to mitigate current harmonic components from the electrical feeder. Aim. Studying the energy efficiency of a system based on a 3-level shunt active filter powered by a hybrid fuel-cell / battery DC bus. Methodology. It is a matter of finding the suitable formulas that express the efficiency and the relative power losses according to the load factor (which is the ratio between the short-circuit active power and the load active power) and the load power factor. The DC bus energy is controlled using an energy management algorithm that contributes in generating the required reference input currents and output voltages of the fuel-cell and the battery. The DC/DC converters control circuits are performed in a closed loop by means of regulated duty cycles. Results. The simulation results carried-out under MATLAB/Simulink environment show better filtering quality if compared with the case of open loop control of the DC/DC converters and lesser differences between the fuel-cell power, the battery power and their respective reference powers. Which concerns the energy efficiency, the results demonstrate that higher efficiency and lower relative power losses can be achieved only when higher load factor and load power factor are attained. Therefore, the compensating system of the power factor is very important to improve the energy efficiency.Вступ. У наш час електрична енергія є незамінною для промислових, проміжних і побутових приладів. Однак на її ефективність впливає наявність порушень, що виникають в електричних мережах, таких як гармоніки, дисбаланс, провисання/розбухання, мерехтіння тощо. Дійсно, порушення викликають зменшення коефіцієнта потужності та збільшення втрат потужності. У цій роботі розглянуто гармонічні порушення та застосовано 3-рівневий шунтуючий фільтр активної потужності з живленням від гібридного паливного елемента/акумулятора постійного струму для пом'якшення струмових гармонічних компонентів з електропостачанням від електричного фідера. Мета. Дослідження енергоефективності системи на основі 3-рівневого шунтуючого активного фільтра з живленням від гібридної шини постійного струму з паливним елементом/акумулятором. Методика. Потрібно знайти  відповідні формули, які виражають ефективність та відносні втрати потужності у відповідності до коефіцієнта навантаження (це відношення активної потужності короткого замикання та активної потужності навантаження) та коефіцієнта потужності навантаження. Енергія шини постійного струму контролюється за допомогою алгоритму управління енергією, який сприяє формуванню необхідних опорних вхідних струмів та вихідних напруг паливного елемента й акумулятора. Схеми управління DC/DC перетворювачами виконуються у замкненому контурі за допомогою регульованих робочих циклів. Результати. Результати моделювання, проведеного у середовищі MATLAB/Simulink, показують кращу якість фільтрації у порівнянні з випадком управління з відкритим контуром DC/DC перетворювачів  та менші відмінності між потужністю паливних елементів, потужністю акумулятора та їх відповідною порівняльною потужністю. Що стосується енергоефективності, результати показують, що більший ККД та менші відносні втрати потужності можна досягти лише тоді, коли досягаються більший коефіцієнт навантаження та коефіцієнт потужності навантаження. Тому компенсуюча система коефіцієнта потужності дуже важлива для підвищення енергоефективності

Predictive Power Control of Grid and Rotor Side converters in Doubly Fed Induction Generators Based Wind Turbine

This paper presents a new control scheme for grid and rotor side for doubly fed induction generator (DFIG) using model based predictive control. The control strategy minimizes quality functions, which represent the desired behavior of the converter. The technique developed uses predictive direct power control to control the rotor and grid side converter. The main advantages of this method are no need of linear controllers, coordinates transformations or modulators for converter and inverter. Simulation results demonstrate robust, precise, and fast dynamic behavior of system.DOI:http://dx.doi.org/10.11591/ijece.v3i3.347

Optimal Design of Switched Reluctance Motor Using PSO Based FEM-EMC Modeling

This paper aims to optimize the design of a prototype of a 6/4 Switched Reluctance Motor (SRM) using the Particle Swarm Optimization (PSO) algorithm. The geometrical parameters to optimize are the widths of the stator and rotor teeth due to their significant effects on the prototype design and the performances in terms of increased average torque and reduced torque ripple. The studied 3kW SRM is modeled using a numerical-analytical approach based on a coupled Finite Element Method with Equivalent Magnetic Circuit (FEM-EMC). The simulations are performed under MATLAB environment with user-friendly software. The optimal results found are discussed, compared against those obtained by the Genetic Algorithms (GA) and showed a significant improvement in average torque

A Distributed Intelligent System for Emergency Convoy

The general problem that guides this research is the ability to design a distributed intelligent system for guiding the emergency convoys; a solution that will be based on a group of agents and on the analysis of traffic in order to generate collective functional response. It fits into the broader issue of Distributed Artificial System (DAI), which is to operate a cooperatively computer agent into multi-agents system (MAS). This article describes conceptually two fundamental questions of emergency convoys. The first question is dedicated to find a response to the traffic situation (i.e. fluid way), while the second is devoted to the convoy orientation; while putting the point on the distributed and cooperative resolution for the general problem

AN INNOVATIVE ALGORITHM FOR A HYBRID FC/BATTERY SYSTEM ENERGY MANAGEMENT

Purpose. This paper targets to manage the energy of a hybrid fuel-cell (FC)/battery power system using an innovative algorithm. The hybrid FC/Battery power system is based on four stacks PEM FCs and a NiMH battery, boost and buck DC choppers for controlling the FC and the battery input currents respectively and a developed algorithm both for managing the power system energies and for delivering the FC and the battery reference output voltages compulsory for the DC/DC converters control circuits. The study is verified by means of computer simulations using MATLAB/Simulink where several cases of the battery SOC and the power demand levels were taken into account. The results demonstrate a good functioning of the proposed hybrid FC/Battery power system managing algorithm.Мета. Стаття спрямована на управління енергією гібридної системи живлення від паливного елемента/акумулятора за допомогою інноваційного алгоритму. Гібридна система живлення паливний елемент/акумулятор заснована на чотирьох батареях паливних елементів з протонообмінними мембранами та NiMH акумуляторі, підсилювачах і послаблювачах постійного струму для управління паливним елементом та вхідними струмами батареї відповідно та розробленому алгоритмі як для управління енергією енергосистеми, так і для подачі на паливний елемент і акумулятор вихідної напруги, обов'язкової для схем управління перетворювачами постійного струму. Дослідження перевірено за допомогою комп’ютерного моделювання з використанням MATLAB/Simulink, де було враховано кілька випадків рівня заряду акумулятора та рівнів споживання енергії. Результати демонструють добре функціонування запропонованого гібридного алгоритму управління системою живлення від паливного елемента/акумулятора

Direct Power Control for AC/DC/ACConverters in Doubly Fed Induction Generators Based Wind Turbine

In this paper direct power control (DPC) strategy is applied to control a doubly fed induction generator (DFIG) based wind energy generation system. A three level NPC ac/dc/ac converter is controlled by direct power control method. The rotor side converter is controlled by a novelle switching table based a double active power hysteresis band method. The selects appropriates voltage vector based on the instantaneous errors between the reference and estimated values of active and reactive powers and rotor flux position. Also the grid side is controlled by direct power control based a grid voltage position to ensures a constant DC voltage, Simulation results on a demonstrate robust, precise, and fast dynamic behavior of system.DOI:http://dx.doi.org/10.11591/ijece.v2i3.284

A Comparative Study between DPC and DPC-SVM Controllers Using dSPACE (DS1104)

The aim of this paper is to compare two different control structures. The Simple Direct Power Control (DPC) and the Direct Power Control with Space Vector Modulation (DPC- SVM) for two level converter applications. The first strategy (DPC) has been developed to control the instantaneous active and reactive power directly by selecting the optimum switching state of the converter. Applied to the Pulse Width Modulation (PWM) converter its main feature is to improve the total power factor and efficiency, even harmonics components existence. In the second structure, the active and reactive powers are used as (PWM) control vari- ables instead of the three-phase line currents usually used in other techniques. It is shown that DPC-SVM exhibits several properties; good dynamic response, constant switching fre- quency, and in particular it provides a sinusoidal line currents. Simulation and experimental results has shown that both control structures achieve good performances.DOI:http://dx.doi.org/10.11591/ijece.v4i3.607

AN ADAPTIVE HARMONIC COMPENSATION STRATEGY FOR THREE-PHASE SHUNT ACTIVE POWER FILTER BASED ON DOUBLE SECOND-ORDER GENERALIZED INTEGRATOR WITH PREFILTER

Abstract. This study presents a straightforward adaptive prefiltering algorithm based on a double second-order generalized integrator with prefilter to solve one of the power quality issues, this algorithm is in charge of the determination of the reference harmonic currents in the control of three-phase shunt active power filter which presents an effective way to enhance the grid current quality. The proposed algorithm is used twice, to extract the harmonic currents produced by the non-linear loads and be an interesting part in the estimation of the frequency and amplitude of the fundamental voltage in various anomalies which can be noticed on the grid voltage. The performance, precision, and robustness of the proposed method are evidenced under balanced, unbalanced, and distorted grid voltage in the simulation and experimental results obtained by the implementation of the shunt active power filter on MATLAB-Simulink environment and the dSPACE 1104 platform respectively.Аннотация. В данной работе представлен простой адаптивный алгоритм предфильтрации, основанный на двойном обобщенном интеграторе с предфильтром второго порядка (DSOGI-WPF) для решения одного из вопросов качества электроэнергии. Данный алгоритм отвечает за определение опорных гармонических токов при контроле трехфазного фильтра шунта активной мощности (SAPF). Предложенный алгоритм используется дважды: для извлечения гармонических токов, создаваемых нелинейными нагрузками, и также является интересной частью оценки частоты и амплитуды основного напряжения при различных аномалиях, которые можно заметить по напряжению сети. Эффективность, точность и надежность предложенного метода подтверждаются при сбалансированном, несбалансированном и искаженном напряжении сети результатами моделирования и экспериментов, полученными при реализации SAPF в среде MATLAB-Simulink и платформе dSPACE 1104, соответственно.