Doubly-Fed Induction Generator(DFIG) is adequate to maximize the energy capture from wind energy, whereby the turbine speed can be adjusted to a speed, at which a rated tip speed ratio be kept. In this paper, a power analysis for DFIG and its characteristics of power flow in grid-connected operation, are dealt with in speed range of super- and sub-synchronous region. In a test of the machine, whereby a doubly excited circuit configuration in stator as well as rotor with back to back PWM inverter have been equipped, a constant input torque is given and in that condition, power new in stator and rotor circuit have been measured and compared with theoretical value. Furthermore, the power factor in stator and rotor circuit have been examined.
This paper shows operating characteristics of DFIG(Double Fed Induction Generator) for wind turbine. The back to back PWM voltage-fed inverter connected between the rotor and grid network operated sub and super-synchronous operating mode, and the vector-controlled DFIG enables the decoupling between active and reactive power as well as between torque and power factor. This paper is validated by simulations and experimental results.
A doubly-fed induction generator(DFIG) system has been widely used in the modem wind turbines due to variable-speed operation, high efficiency and small converter size. It is well known that an inter-turn fault of a generator is very difficult to be detected. The DFIG system uses a wound rotor induction machine so that the magnetizing current of the generator can be fed from both the stator and the rotor. This paper proposes a protection algorithm for a DFIG using the d-q equivalent circuit in the time domain. In the case of a DFIG, the voltages and currents of the rotor side as well as the voltages and currents of the stator are available. The proposed algorithm estimates the instantaneous(i.e., converted into the stationary frame) induced voltages from the rotor and the stator sides. If the difference between the two estimated induced voltages exceeds the threshold, the proposed algorithm detects the inter-turn fault. The algorithm can detect a inter-turn fault of a winding. The performance of the proposed algorithm is validated using a PSCAD/EMTDC simulator under inter-turn fault conditions and normal operating conditions such as an external fault and the change of the wind speed.
본 논문은 이중여자 유도형(DFIG) 풍력발전시스템에서 유효전력과 무효전력을 직접적으로 제어하기 위한 슬라이딩 모드 기반의 직접전력제어기법을 제시한다. 제안하는 제어기법은 슬라이딩 모드 기반의 전력제어기부와 전력회로부의 스위칭 지령값을 위한 공간전압벡터변조방식(SVM)으로 구성된다. 본 논문에서 제안하고 있는 공간전압벡터 변조방식을 이용한 슬라이딩 모드 기반의 전력제어기법은 고정된 스위칭 주파수에서 기기상수의 변화에 강인한 전력제어가 가능하고, 기존의 자속기준제어기법(FOC)에서 사용되었던 전류제어기와 축변환 없이 직접적으로 전력을 제어함으로써 제어구조가 간단하다. 시뮬레이션과 실험 결과를 통해 제안하는 제어기법의 타당성을 확인한다.
Zhang, Wenjuan;Ma, Haomiao;Zhang, Junli;Chen, Lingling;Qu, Yang
Journal of Power Electronics
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제15권4호
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pp.1119-1130
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2015
This study investigates the multi-objective fuzzy optimization of crowbar resistance for the doubly fed induction generator (DFIG) low-voltage ride-through (LVRT). By integrating the crowbar resistance of the crowbar circuit as a decision variable, a multi-objective model for crowbar resistance value optimization has been established to minimize rotor overcurrent and to simultaneously reduce the DFIG reactive power absorbed from the grid during the process of LVRT. A multi-objective genetic algorithm (MOGA) is applied to solve this optimization problem. In the proposed GA, the value of the crowbar resistance is represented by floating-point numbers in the GA population. The MOGA emphasizes the non-dominated solutions and simultaneously maintains diversity in the non-dominated solutions. A fuzzy-set-theory-based is employed to obtain the best solution. The proposed approach has been evaluated on a 3 MW DFIG LVRT. Simulation results show the effectiveness of the proposed approach for solving the crowbar resistance multi-objective optimization problem in the DFIG LVRT.
This paper presents a constant power controller for doubly-fed. Induction generators used in wind turbines. When the stator side of the generator is connected to the grid, the generated power depends on the rotor current. To control the rotor current based on it's average value, a cost effective SPC (Slip Power Controller) was developed and is ready for testing with an actual 660KW generator system. Experiment results are presented and discussed.
This paper presents a control method, which reduces the pulsating torque and DC voltage problems of a doubly fed induction generator (DFIG)-based wind turbine system. To reduce the torque and power ripple, a current control scheme consisting of a proportional integral (PI) controller is presented in a positive synchronously rotating reference frame, which is capable of providing precise current control for a rotor-side converter with separated positive and negative components. The power theory can reduce the oscillation of the DC-link voltage in the grid-side converter. In this paper, the generator model is examined, and simulation results are obtained with a 3 kW DFIG-based wind turbine system to verify the proposed control strategy.
This paper presents a study of a DFIG wind power generation system for real-time simulations. For real-time simulations, the Real-Time Digital Simulator (RTDS) and its user friendly interface simulation software RSCAD are used. A 2.2MW grid-connected variable speed DFIG wind power generation system is modeled and analyzed in this study. The stator-flux oriented vector control scheme is applied to the stator/rotor side converter control, and the back-to-back PWM converters are implemented for the decoupled control. The real-wind speed signal extracted by an anemometer is used for a realistic, reliable and accurate simulation analysis. Block diagrams, a mathematical presentation of the DFIG and a control scheme of the stator/rotor-side are introduced. Real-time simulation cases are carried out and analyzed for the validity of this work.
The dynamic voltage restorer (DVR) is an effective protection device for wind turbine generator based on doubly-fed induction generator (DFIG) operated under the unbalanced voltage dip conditions. The compensating voltages of DVR depend on the voltage dips and on the influence of the zero sequence components. If the $Y_0/{\Delta}$ step-up transformers are used, there are no zero sequence components on the DFIG side. However, if the $Y_0/Y_0$ step-up transformers are used, the zero sequence components will appear during faults. The zero sequence components result in the high insulation costs and the asymmetric of the terminal voltages. This paper proposes a method for controlling zero sequence components in DVR to protect DFIG under unbalanced voltage dips. Simulation results are presented to verify the effectiveness of the proposed control method.
본 논문에서는 동기속도 이상의 풍속 영역에서 계풍연계된 DFTG(Doubly-Fed Induction Generaior) 시스템올 이용하여 발전기의 속도, 출력, 역률 제어에 대한 연구를 하였다. 이를 위하여 회전자 권선을 통하여 회전자 여자 주파수와 전압을 인가하였고,DBG의 전력소류와 등가회로의 정상상태 식을 해석하였다. 발전기의 속도와 고점차 일정출력제어는 회전자 여자주파수에 의해 이루어지고, 발전기의 정상적인 동작은 회전자 여자전류가 정격값올 넘어서는 안된다. 따라서 회전자 여자주파수에 의한 일정 출력운전상태에서 회전자 여자전류를 정격값이 되도록 회집자 여자전압을 제어여, 고정자 역률이 최적이 되도 DFIG를 운전하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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