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 the sensorless and MPPT control algorithm for a 100kW tidal energy system. The proposed algoritm is estimated the rotor position and generator speed using adaptive sliding mode observer. The vector control of generator at the machine side converter and the converter at the grid side are controlled to obtain maximum torque and to regulate unity power factor respectively. Psim simulation is used for validity of proposed control algorism.
A flywheel system which can compensate electric power is presented. The designed system has a capability of providing real and imaginary power instantaneously as well as storing energy. In this paper, a control algorithm is designed. The designed algorithm is to control the secondary side current of the wound rotor induction motor using voltage-based PWM inverter. The flywheel system has advantages in converter size and power quality improvement comparing to the conventional system.
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.
Among the variable-speed AC motor drive systems, the static slip power recovery system has been widely adopted in large power drives because a high efficiency drive can be obtained by recovering the slip power to the AC line. Although many improvements have been made in this system, several problems also remain such as the need of transformer in inverter AC side, which results in limiting speed control range and increasing the losses, production of reactive power by the control of inverter firing angle, harmonics in line currents, and so on. This paper presents the novel high performance slip power recovery system using the boost converter and small size filter in the rotor circuit, which recovers slip power of a wound rotor induction machine to AC supply efficiently with the aid of the boost converter, in which most of the problems in conventional system can be solved. The speed can be controlled by the duty ratio of the converter switch, not by inverter firing angle. As a results, the proposed system can operate in high power factor and the harmonic currents caused by the inverter and rectifier can be considerably suppressed. The validity of the proposed system verified by demonstrating the good agreement in the simulation and experimental results.
An enhanced control strategy for variable-speed unbalanced stand-alone doubly-fed induction generator-based wind energy conversion systems is proposed in this paper. The control scheme is applied to the rotor-side converter to eliminate stator voltage imbalance. The proposed current controller is developed based on the proportional-resonant regulator, which is implemented in the stator stationary reference frame. The resonant controller is tuned at the stator synchronous frequency to achieve zero steady-state errors in rotor currents without decomposing the positive and negative sequence components. The computational complexity of the proposed control algorithm is greatly simplified, and control performance is significantly improved. Finally, simulations and experimental results are presented to verify the feasibility and the robustness of the proposed control scheme.
The main cause of degradation in an unbalanced stand-alone doubly-fed induction generator (DFIG) system is negative sequence components that exist in the generated stator voltages. To eliminate these components, a hybrid current controller composed of a proportional-integral controller and a resonant regulator is developed in this paper. The proposed controller is applied to the rotor-side converter of a DFIG system for the purpose of compensating the negative stator voltage sequences. The proposed current controller is implemented in a single positive rotating reference frame and therefore the controller can directly regulate both the positive and negative sequence components without the need for sequential decomposition of the measured rotor currents. In terms of compensation capability and accuracy, simulations and experimental results demonstrated the excellent performance of the proposed control method when compared to conventional vector control schemes.
This paper discusses the impacts of large scale grid-connected wind farm equipped with permanent magnet synchronous generator (PMSG) on power system small signal stability (SSS) incorporating wind generation uncertainty and volatility. Firstly, a practical simplified PMSG model with rotor-flux-oriented control strategy applied is derived. In modeling PMSG generator side converter, the generator-voltage-oriented control strategy is utilized to implement the decoupled control of active and reactive power output. In modeling PMSG grid side converter, the grid-voltage-oriented control strategy is applied to realize the control of DC link voltage and the reactive power regulation. Based on the Weibull distribution of wind speed, the Monte Carlo simulation technique based is carried out on the IEEE 16-generator-68-bus test system as benchmark to study the impacts of wind generation uncertainty and volatility on small signal stability. Finally, some preliminary conclusions and comments are given.
이중여자 유도형 풍력발전 시스템은 다른 풍력발전 시스템에 비하여 에너지 변환 효율이 우수하고 전력변환 장치의 용량이 작아도 되는 특성이 있다. 이러한 특징을 살리기 위해서는 풍력발전 시스템에 입력되는 에너지의 변화를 고려하여 발전기의 제어기를 설계해야 한다. 본 논문에서는 상위 제어기와 하위 제어기로 구분하여 이중여자 유도 발전기의 제어기를 설계하였다. 상위 제어가는 풍력발전 시스템에 입력되는 에너지가 변화함에 따라서 발전기의 운전모드를 결정하고 제어 기준값을 계산한다. 발전기의 운전모드는 최저 속도 제어와 가변 토크 제어, 그리고 토크 제한 모드로 구성된다. 하위 제어기는 상위 제어기의 지령에 따라서 발전 시스템의 전류를 제어한다. 또한 본 논문에서는 3kW급 권선형 유도기를 사용한 이중여자 유도형 풍력발전기의 시뮬레이터를 제작하였다. 설계한 제어기는 시뮬레이터에 적용하여 실험적으로 검증하였다.
This paper deals with the performance analysis of three phase induction motor considering its stator side faults and operating thermal limits. The speed control of induction motor using three phase boost converter operated by a MOSFET switch and a PI controller is demonstrated and presented in this article. IGBTs switches are used for inverter drive mechanism. The experimental result of speed control of induction motor using voltage control technique clearly shows better accuracy than conventional methods of speed control. A three phase 1HP 415V 0.78 kW 4 Pole induction motor is designed using motor solver software. Based on the parameters used in the software thermal analysis of induction motor is done and torque variation with conductor area, efficiency, output curve, losses in different parts of motor has been obtained. Also different types of faults namely under voltage, over voltage, stator imbalanced voltage, turn to turn, locked rotor bar, wrong alignment of rotor bar with respect to stator are studied and fault analysis is performed. Hence comparison is made based upon the results obtained before and after faults.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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