SENSORLESS DIRECT POWER CONTROL FOR THREE-PHASE GRID SIDE CONVERTER INTEGRATED INTO WIND TURBINE SYSTEM UNDER DISTURBED GRID VOLTAGES

Wind turbines with permanent magnet synchronous generator (PMSG) are widely used as sources of energy connected to a grid. The studied system is composed of a wind turbine based on PMSG, a bridge rectifier, a boost converter, and a controlled inverter to eliminate low-order harmonics in grid currents under disturbances of grid voltage. Traditionally, the grid side converter is controlled by using the control VFOC (Virtual Flux Oriented Control), which decouple the three-phase currents indirect components (id) and in quadratic (iq) and regulate them separately. However, the VFOC approach is dependent on the parameters of the system. This paper illustrates a new scheme for the grid-connected converter controller. Voltage imbalance and harmonic contents in the three-phase voltage system cause current distortions. Hence, the synchronization with the network is an important feature of controlling the voltage converter. Thus, a robust control method is necessary to maintain the adequate injection of the power during faults and/or a highly distorted grid voltage. The proposed new control strategy is to use the direct power control based virtual flux to eliminate side effects induced by mains disturbances. This control technique lowers remarkably the fluctuations of the active and reactive power and the harmonic distortion rate. The estimated powers used in the proposed control approach is calculated directly by the positive, negative, and harmonic items of the estimated flux and the measured current without line sensor voltage.Ветряные турбины с синхронным генератором на постоянных магнитах (PMSG) широко используются в качестве источников энергии, подключенных к сети. Исследуемая система состоит из ветряной турбины на основе PMSG, мостового выпрямителя, повышающего преобразователя и управляемого инвертора для устранения гармоник низкого порядка в токах сетки при возмущениях напряжения сети. Традиционно преобразователь на стороне сети управляется с помощью виртуального потокоориентированного управления VFOC (Virtual Flux Oriented Control), который разделяет трехфазные токи на косвенные компоненты (id) и на квадратичные компоннеты (iq) и регулирует их отдельно. Однако подход VFOC зависит от параметров системы. Данная статья иллюстрирует новую схему для контроллера преобразователя, подключенного к сети. Дисбаланс напряжения и содержание гармоник в трехфазной системе напряжения вызывают искажения тока. Следовательно, синхронизация с сетью является важной особенностью управления преобразователем напряжения. Таким образом, надежный метод управления необходим для поддержания адекватной подачи энергии во время неисправностей и/или значительно искаженного напряжения сети. Предложенная новая стратегия управления заключается в использовании виртуального потока на основе прямого управления мощностью для устранения побочных эффектов, вызванных помехами в сети. Этот метод управления значительно снижает колебания активной и реактивной мощности и уровень гармонических искажений. Оценочные мощности, используемые в предлагаемом подходе к управлению, рассчитываются непосредственно по положительным, отрицательным и гармоническим элементам оцененного потока и измеренного тока без напряжения линейного датчика

A Preliminary Investigation into the Design of an Implantable Optical Blood Glucose Sensor

Abstract A preliminary investigation into the design of a near-infrared (NIR) optical bio-implant for accurate measurement of blood glucose level is reported. The use of an array of electrically pumped vertical-cavity surface-emitting laser (VCSEL) diodes at specific wavelengths for high-power narrow single-frequency emission leads to a high signal-to-noise ratio in the measured NIR absorption spectrum while maximizing the sensor's sensitivity to small absorption changes. The emission wavelengths lie within the combination and first-overtone spectral bands known to be dominated by glucose absorption information. A Quantum well infrared (QWI) photodiode transducer senses the received optical power after passing through the blood sample, followed by an artificial neural network (ANN) for the measurement of glucose in a whole blood matrix. For an independent test set made with fresh bovine blood, the optimal ANN topology for processing the two selected spectral bands yielded a standard error of prediction of 0.42 mM (i.e., 7.56 mg/dl) over the glucose level range of 4−20 mM. The empirical results obtained with a prototype mounted on PCB for blood glucose monitoring are closely correlated with the absorption spectra collected on a Vertex 70 Bruker spectrometer

Pattern recognition based on HD-sEMG spatial features extraction for an efficient proportional control of a robotic arm.

To enable an efficient alternative control of an assistive robotic arm using electromyographic (EMG) signals, the control method must simultaneously provide both the direction and the velocity. However, the contraction variations of the forearm muscles, used to proportionally control the device’s velocity using a regression method, can disturb the accuracy of the classification used to estimate its direction at the same time. In this paper, the original set of spatial features takes advantage of the 2D structure of an 8 × 8 high-density surface EMG (HD-sEMG) sensor to perform a high accuracy classification while improving the robustness to the contraction variations. Based on the HD-sEMG sensor, different muscular activity images are extracted by applying different spatial filters. In order to characterize their distribution specific to each movement, instead of the EMG signals’ amplitudes, these muscular images are divided in sub-images upon which the proposed spatial features, such as the centers of the gravity coordinates and the percentages of influence, are computed. These features permits to achieve average accuracies of 97% and 96.7% to detect respectively 16 forearm movements performed by a healthy subject with prior experience with the control approach and 10 movements by ten inexperienced healthy subjects. Compared with the time-domain features, the proposed method exhibits significant higher accuracies in presence of muscular contraction variations, requires less training data and is more robust against the time of use. Furthermore, two fine real-time tasks illustrate the potential of the proposed approach to efficiently control a robotic arm

Direct power control using space vector modulation strategy control for wind energy conversion system using three-phase matrix converter

Introduction. Wind energy conversion system is getting a lot of attention since, they are provide several advantages, such as cost competitive, environmentally clean, and safe renewable power source as compared with the fossil fuel and nuclear power generation. A special type of induction generator, called a doubly fed induction generator is used extensively for high-power wind energy conversion system. They are used more and more in wind turbine applications due to the advantages of variable speed operation range and its four quadrants active and reactive power capabilities, high energy efficiency, and the improved power quality. Wind energy conversion systems require a good choice of power electronic converters for the improvement of the quality of the electrical energy produced at the generator terminals. There are several power electronics converters that are the most popular such as the two stage back-back converter. Because of the disadvantage of these converters to produce large harmonics distortions, we will choose using of three-phase matrix converter. Purpose. Work presents a direct power control using space vector modulation for a doubly fed induction generator based wind turbine. The main strategy control is to control the active and reactive powers and reduce the harmonic distortion of stator currents for variable wind speed. The novelty of the work is to use a doubly fed induction machine and a three pulses matrix converter to reduce the low cost, volume and the elimination of the grid side converter controller are very attractive aspects of the proposed topology compared to the conventional methods such as back-to-back converters. Simulation results are carried out on a 1.5 MW of wind energy conversion system connected to the grid. The efficiency of the proposed system has been simulated and high results performances are evaluated to show the validity of the proposed control strategy to decouple and control the active and reactive power for different values of wind speed.Вступ. Системам перетворення енергії вітру приділяється велика увага, оскільки вони забезпечують низку переваг, таких як конкурентоспроможність за вартістю, екологічно чисте та безпечне відновлюване джерело енергії порівняно з викопним паливом та виробництвом ядерної енергії. Спеціальний тип асинхронного генератора, що називається асинхронним генератором з подвійним живленням, широко використовується в системах перетворення енергії вітру великої потужності. Вони все більше і більше використовуються у вітряних турбінах через переваги діапазону роботи зі змінною швидкістю та його чотириквадрантних можливостей активної та реактивної потужності, високої енергоефективності та покращеної якості електроенергії. Системи перетворення енергії вітру вимагають хорошого вибору силових електронних перетворювачів для покращення якості електроенергії, що виробляється на клемах генератора. Існує кілька перетворювачів силової електроніки, які є найбільш популярними, наприклад двокаскадний зворотно-зворотний перетворювач. Через те, що ці перетворювачі не створюють великих гармонічних спотворень, ми виберемо використання трифазного матричного перетворювача. Мета. У роботі представлено пряме керування потужністю з використанням модуляції просторового вектора для вітрової турбіни на основі асинхронного генератора з подвійним живленням. Основною стратегією управління є управління активною та реактивною потужністю та зниження гармонійних спотворень струмів статора при змінній швидкості вітру. Новизна роботи полягає у використанні асинхронної машини з подвійним живленням і триімпульсного матричного перетворювача для зниження вартості, об'єму та усунення контролера перетворювача з боку мережі, що є дуже привабливими аспектами пропонованої топології у порівнянні зі звичайними методами, такими як зустрічно-зворотні перетворювачі. Результати моделювання отримані на системі перетворення енергії вітру потужністю 1,5 МВт, підключеної до мережі. Ефективність запропонованої системи була змодельована, а високі результати оцінені, щоб показати обґрунтованість запропонованої стратегії управління для поділу та управління активною та реактивною потужністю для різних значень швидкості вітру

3D numerical study of the effect of aspect ratios on mixed convection air flow in upward solar air heater

International audience3D Numerical study of mixed convection air flow in upward solar air heater with large spanwise aspect ratio (A = 10 to 40) was performed using CFD commercial code Fluent14.5 (ANSYS).The main objective of this study is to investigate the channel height's effect (Aspect ratio) on flow pattern and heat transfer in upward solar air heater in the particular case of low Re and high aspect ratio. The bottom plate (absorber) was submitted to Constant Heat Flux (CHF) in the range of 200 to 1000 W/m2 and Reynolds number was varied from 50 to 1000. The simulation results of flow visualization and Nusselt number calculation show that depending on Ri*, the velocity and temperature distribution in SAH vary greatly with channel's height. Our results are in concordance with most of authors conclusions about Poiseuille-Rayleigh-Benard flows. In mixed convection, increasing heat flux enhance heat transfer unlike forced convection flows. Simulation results of flow visualization and Nusselt number calculation have shown that depending on Ri*, the velocity and temperature distribution in SAH vary greatly with the channel's height. The obtained results were different from previous studies. Indeed, our investigation of channel's height was achieved for the same heat flux but different Grashof number. For low channel's height (high aspect ratio), enhancing heat flux has not a significant effect but for higher channel's height, an augmentation of heat flux enhance buoyancy effects in the flow and causes high turbulence, Also, increasing Reynolds number in low channel's height (high A), can enhance substantially heat transfer. For higher channel's height (low A), increasing Reynolds number decrease Ri* and thus buoyancy forces. Heat transfer is reduced and so Nusselt number. Those results may be very useful for engineers in designing and testing solar collectors