Combining synergetic control and super twisting algorithm to reduce the active power undulations of doubly fed induction generator for dual-rotor wind turbine system

Aim. This work presents the amelioration of direct power control using synergetic-super twisting algorithms for asynchronous generators integrated into dual-rotor wind turbine systems. Method. The main role of the direct power control is to control the active and reactive powers and reduce the harmonic distortion of stator current of asynchronous generator for variable speed dual-rotor wind turbine systems. The traditional strategy is more attractive due to its high efficiency and simple algorithm. Super twisting algorithms are a non-linear command strategy; characterized by robustness against the parameters change or disturbances, it gives a good power quality under different conditions such as changing generator parameters. Novelty. Synergetic-super twisting algorithms are designed. Synergetic-super twisting algorithms construction is based on synergetic command and super twisting algorithms in order to obtain a robust control strategy and a fast system with acceptable precision. We use in our study a 1.5 MW asynchronous generator integrated to dual-rotor wind turbine system in order to regulate the active and reactive powers. Results. As shown in the results figures using synergetic-super twisting algorithms the ameliorate performances especially minimizes the torque, active and reactive power undulations, and reduces harmonic distortion of stator current (THD = 0.19 %) compared to traditional strategy.Мета. Робота представляє вдосконалення безпосереднього регулювання потужності за допомогою синергетичих алгоритмів супер-скручування для асинхронних генераторів, інтегрованих у системи вітряних генераторів з подвійним ротором. Метод. Основна роль безпосереднього регулювання потужності полягає у керуванні активною та реактивною потужностями та зменшенні гармонічних спотворень струму статора асинхронного генератора для вітряних генераторів з подвійним ротором зі змінною швидкістю обертання. Традиційна стратегія є більш привабливою завдяки її високій ефективності та простому алгоритму. Алгоритми супер-скручування – це нелінійна командна стратегія; характеризується стійкістю до зміни параметрів або порушень, це забезпечує хорошу якість енергії в різних умовах, таких як зміна параметрів генератора. Новизна. Розроблені синергетичні алгоритми супер-скручування. Побудова алгоритмів синергетичного супер-скручування базується на алгоритмах синергетичних команд та супер-скручування, для того щоб отримати надійну стратегію керування та швидку систему з прийнятною точністю. У нашому дослідженні ми використовуємо асинхронний генератор потужністю 1,5 МВт, інтегрований в систему вітряних турбін з подвійним ротором для регулювання активної та реактивної потужностей. Результати. Як показано на рисунках з результатами, із використанням алгоритмів синергетичного супер-скручування, покращені характеристики особливо мінімізують крутний момент, коливання активної та реактивної потужності та зменшують гармонічні спотворення струму статора (THD = 0,19%) порівняно з традиційною стратегією

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

Seven-Level Direct Torque Control of Induction Motor Based on Artificial Neural Networks with Regulation Speed Using Fuzzy PI Controller

In this paper, the author proposes a sensorless direct torque control (DTC) of an induction motor (IM) fed by seven-level NPC inverter using artificial neural networks (ANN) and fuzzy logic controller. Fuzzy PI controller is used for controlling the rotor speed and ANN applied in switching select stator voltage. The control method proposed in this paper can reduce the torque, stator flux and total harmonic distortion (THD) value of stator current, and especially improve system good dynamic performance and robustness in high and low speeds

Neuro-Second Order Sliding Mode Control of a DFIG Supplied by a Two-Level NSVM Inverter for Wind Turbine System

This paper applied second order sliding mode control (SOSMC) strategy using artificial neural network (ANN) on the rotor side converter of a 1.5 MW doubly fed induction generator (DFIG) integrated in a wind turbine system. In this work, the converter is controlled by a neural space vector modulation (NSVM) technique in order to reduce powers ripples and total harmonic distortion (THD) of stator current. The validity of the proposed control technique applied on the DFIG is verified by Matlab/Simulink. The active power, reactive power, torque and stator current are determined and compared with conventional control method. Simulation results presented in this paper shown that the proposed control scheme reduces the THD value and powers ripples compared to traditional control under various operating conditions

Direct Vector Control of a DFIG Supplied by an Intelligent SVM Inverter for Wind Turbine System

This article presents an improved direct vector command (DVC) based on intelligent space vector modulation (SVM) for a doubly fed induction generator (DFIG) integrated in a wind turbine system (WTS). The major disadvantages that is usually associated with DVC scheme is the power ripples and harmonic current. To overcome this disadvantages an advanced SVM technique based on fuzzy regulator (FSVM) is proposed. The proposed regulator is shown to be able to reduce the active and reactive powers ripples and to improve the performances of the DVC method. Simulation results are shown by using Matlab/Simulink

Experimental Validation of Feedback PI Controllers for Multi-Rotor Wind Energy Conversion Systems

This new paper describes an experimental investigation of a proportional-integral (PI) controller that uses feedback control to regulate an energy system that uses multi-rotor wind energy systems. Pulse width modulation (PWM) is used by the proposed controller to control the power of the doubly-fed induction generator controlled by direct power control (DPC), which is intended to regulate and control the inverter. The proposed strategy differs from the traditional DPC strategy. The proposed control was studied in the case of variable wind speed, where the MATLAB and Dspace 1104 environment was used to implement this proposed feedback PI (FPI) controller, with a comparison with the proposed control technique and some existing works. The suggested FPI controller outperforms the traditional controller and certain other controllers in terms of lowering energy ripples, overshoot, steady-state error (SSE), response time, and the total harmonic distortion (THD) of supplied system currents, as demonstrated by experimental and simulation results. The THD value of current was reduced by 64.86% and 69.44% in the two proposed tests compared to the traditional DPC technique. Also, the value of ripples and overshoot of active power was reduced compared to the DPC method by 95.42% and 90.86%, respectively, in the case of step wind speeds. Moreover, ripples and SSE of reactive powers compared to the DPC technique were reduced by 37.51% and 84.13%, respectively. These high ratios indicate the high performance of the proposed DPC-FPI technique in enhancing the features of the system in contrast to the conventional DPC technique