TELKOM NIKA Indonesia n  Journal of  Electrical En gineering   Vol.12, No.6, Jun e  201 4, pp. 4148 ~ 4 1 5 6   DOI: 10.115 9 1 /telkomni ka. v 12i6.520 5          4148     Re cei v ed  No vem ber 2 5 , 2013; Re vi sed  De cem ber 2 3 ,  2013; Accep t ed Jan uary 1 8 , 2014   Analysis of DFIG Wind Turbine During Steady-State and  Transient Operation      Omer Elfaki Elbashir* 1 , Wang Z e zh o n g 2 , Liu Qihui 3   Schoo l of Elect r ical a nd Electr onics En gin eer ing,   T e lphone: + 8 6 136 93 044 76 9, North Ch ina El ec tric Po w e r U n iversit y , Bei jin g, Chin a   *Corres p o ndi n g  auther e-m a il : omer.elbas hir @ yah oo.com* 1 , w zzh@ n ce pu .edu.cn 2 , liuq i h u ifei@s oh u.co m 3       A b st r a ct   In recent years ,  there has be e n  a w o rldw ide  grow th  in the e x ploit a tion of w i nd e nergy. In the w i nd   pow er in dustry ,  the major i ty of grid-c onn ec ted w i nd tur b i nes ar e e qui p ped w i th  dou b l y fed i n d u ctio n   generators (DFIGs) because  of their adv antages over  other wi nd tur b ine generator  (WTG)  syste m s .   T herefore,  muc h  researc h  effo rt has  gon e int o  the issu es of mo de lin g, ana l ysis, control a n d grid i n tegr ati o n   of DF IG  w i nd turbi nes. T h is p aper d e a l s w i th the mode lin g, ana lysis, an d simulati on  of a DF IG driven by   a   w i nd turbi ne. T he gri d  co nnec ted w i nd e nerg y  conv ersi on s ystem (W ECS)  is compos ed  of DF IG and tw o   back to  b a ck P W M voltag e s o urce c onvert e rs (VSCs)  in  the ro to r ci rcu i t. A ma chi n e  m ode l   i s  de ri ved   i n   a n   appr opri a te  dq  referenc e frame. T he grid vo ltag e orie nte d  vector contro l is used for  the grid sid e   converter  (GSC) in  ord e r to  ma inta in  a co n s tant DC  bus   voltag e, w h ile  the stator  v o lta ge  orie nted v e cto r   control is a d o p ted in the rot o r side co nverter  (R SC) to control the active  an d reactive p o w e rs.    Ke y w ords : DFIG,  dq vector control, PW M, W i n d  T u rbin e, W E CS    Copy right  ©  2014 In stitu t e o f  Ad van ced  En g i n eerin g and  Scien ce. All  rig h t s reser ve d .       1. Introduc tion   Since a few years ago, the wind po we r g ener ation ha s been com m e r ciali z e d  be ca use of  high fuel effi cien cy an d low ai r poll u tion. The  g e n e rato r techno logy used fo r varia b le-sp eed   con s tant-f req uen cy (VSCF )  ha s  gon e a  long  way. No wad a ys, the  most p opul ar  motors u s e d  for  wind p o wer system are p e rmanent ma gn ets syn c h r on ous g ene rato rs (PMS G) an d DFIG [1].  Wind e nergy is one of the  most impo rta n t  and pro m i s ing  sou r ces  of rene wabl e  energy  all over the  worl d, mainly  beca u se it is co n s ide r ed t o  be non poll u ting and e c onomi c ally viable.  At the same   time, there  h a s  bee n a  ra pid d e velopm ent of  relate d  win d  tu rbine  tech nolo g y [2].  The majo rity of grid-co nne cted wi nd turbine s  are eq uippe d with  DFIG s. DFIG  is ba sed o n  a  wou nd rotor i ndu ction ma chine (WRIM),  whe r e the  3-pha se rotor  windi ng s are  sup p lied  with  a   voltage of  co ntrollabl e am plitude a nd freque ncy u s in g an  ac to  a c  conve r ter.  Consequ ently, the  spe ed can be  varied whil e the ope rating f r equ en cy of the stato r  side  remain s con s tant.  Dep endin g  o n  the requi red spee d ra nge, t he  rot o r  conve r ter rating i s  u s ually low  comp ared wit h  the machi n e rating. The r efore, a  DFIG is prefe r a b le for varia b le spe ed wi nd  turbine a ppli c ations [3]. The choi ce of control  st rateg y  incorp orate d  can vary d epen ding on  the  wind turbine  gene rato rs, b u t the most popul ar control scheme fo r the DFIG o f  wind turbin e   gene rato rs i s  a field oriente d  control (F O C ).    This  co ntrol  strategy is wel l  esta blish ed  in  the field  of  variabl e  spe ed d r ives an d when   applie d to the  DFIG control ,  allows i ndep ende nt c ont ro l of the electromagn etic torque an d stato r   rea c tive po wer [4]. The  DFIG usi ng b a ck to  ba ck PWM  conve r te rs fo r the  roto r si de  control  has  been  well e s t ablished  in th e wi nd  po wer syste m . Whe n  u s ed  with  a  win d  turbine   it offers several  advantag es o v er the fixed sp e ed ge nera t or system s.   These adva n tage s, inclu d i ng speed  co n t rol  and  red u c ed fli cke rs, are p r ima r ily achi eved  by controllin g the VSC, with its inh e rent bi-di r e c tional a c tive a nd re active  powers flow  [5].  Among the   variou s te ch nologi es  ava ilable fo r WE CSs, the  DFIG i s  o n e  of the p r ef erred  solutio n s  be cau s e it red u ce d me cha n ical  stre ss  and o p timize d po wer  ca p t ure du e to  the   variable  spe e d  operation.   For the po wer sy stem wi th wind turbi nes inte grate d , once a  se vere fault occurs, the   electroma gne tic po we r of  DFIG  red u ced rapidl y,  whi c h in crea se the  roto r spe ed  and  the  Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
TELKOM NIKA   ISSN:  2302-4 046     Analysis of DFIG Wind Tu rbine Durin g  Steady-State a nd Tra n si ent … (Om e r Elfaki Elbashir)  4149 operation p o i n t of DFIG  wi ll move from  the optim um point  of  spee d-tor que ch aracteri stic  curve  to the speed  incre a se direction, an d the mec hani cal torque  will  decrea s e du ring severe f ault,  accordingly. At  the same  time,  the rotor  current will have  a  shar p  rise, to ensure the generator  with a stabl e operation [6].         Figure 1. Gen e ral Stru cture  of Wind Po wer Generation Sys t em with DFIG      In Figure 1, the stator of the DFIG is d i re ctly co nne cted to the g r id, while two  back to  back PWM voltage sou r ce conve r ters  (VSCs) a r e i n se rted b e tween the rotor and the g r id  to   control  the rot o r  an d stator output  po we r whi c h  i s  fed t o  the g r id for  the variabl e speed  ope ratio n   [7]. It is po ssible to  cont ro l roto r  curren t injectio n u s i ng VSCs to  ensure  effecti v e ope ration   in  both su b an d sup e r  synchronou s mo de s. Deco uple d   control of acti ve and re acti ve powe r s using  the vector co ntrol is prese n ted in [8] and current  con t rol method s for wind turbi nes u s ing  DF IG   are  pre s e n te d in [9]. Both stator  and  rotor a r e a b le  to sup p ly th e po wer,  but  the directio n  o f   active p o we r  flow throug h t he rotor ci rcu i t is d epen de nt on th e wi n d  spee d an d  accordingly, t h e   gene rato r sp eed. Below t he synchron ous  spee d, t he active po wer flo w s fro m  the grid to the   rotor si de, a n d  the  RSC a c ts  as a volta ge  sou r ce  inv e rter while th e GSC a c ts  as  a rectifie r  but  above the  synch r on ou s sp eed, RS C a c ts a s  a rect ifie r and  GSC a c ts a s  an i n verter. Th e rot o r  VSC is controlled to  limit  the torq ue  p u lsatio n,  and  the g r id VS C i s   controlle d to limit the  DC  voltage ri pple  [10]. Two b a c k to b a ck vo ltage fed  cu rrent regulate d  co nverte rs a r e  co nne cted  to   the roto r  circuit. The firin g  pulses are  given to  the  insul a ted g a te bipol ar t r a n si stors (I GBTs)  device s  u s in g PWM te ch nique s. The   conve r ters a r e linked to e a ch  othe r by  mean s of  DC-link  cap a cito r. Th e main pu rp ose of the G S C is  to co n t rol the DC-li n k voltage a nd en sures t h e   operation at  unity power f a ctor  by ma king the  rea c ti ve power  dra w n by the  sy stem fro m  th e   utility grid equal to ze ro, while the  RS C co ntrol s  th e active and  rea c tive powers  by contro lling  the  dq  c o mponents  of the rotor c u rrents .       2. d-q Model  of Inductio n  Gener a tor  (P ark Model )   The  dq  axis re p r esentation o f  an inductio n  gene rato r is used for si mulation, taki ng   flux linkage a s  a basi c  vari able. It is based on tw o axi s  rep r e s e n tations  comm onl y known as the  “Park model ” [11]. Here an equivalent  2-ph ase  machine re pre s e n ts 3-p h a s e  machi ne, wh ere   s s dq  corre s po nd  to the stator  dire ct and q u adratu r e axe s , and  rr dq corre s pond to the   rotor di re ct and quad ratu re axes. A synch r on ou sly rotating  dq  reference frame is used wit h   the dire ct  da x i s  o r iented  along  the stator fl ux posit ion.  In this way, decoupl ed control   betwe en the  electri c al to rq ue and the ro tor excitation  curre n t is obt ained. The  re feren c e fram e is   rotating  with  the same  sp eed a s  th e  stator voltage.  While  mod e l i ng the  DFIG , the gen erat or  conve n tion is use d , indicating that, the current s  are  o u tputs a nd th at power h a s  a negative  si gn  whe n  fed into  the grid.     2.1. Axes Tr ansformatio n     The  dq  model requires th at all the 3-pha se va riabl es h a ve to be tra n sformed to t h e   2-ph ase  syn c hrono usly  rotating fra m e  [12]. A  sym m etrical 3 - ph ase  indu ctio n ma chin e  with   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                               ISSN: 23 02-4 046                     TELKOM NI KA  Vol. 12, No. 6, June 20 14:  4148 – 4 156   4150 stationa ry axes  ,, as bs cs  sepa rat ed by an a ngle  2 3  is co n s ide r ed.  Here the 3-pha se   stationa ry ref e ren c e f r ame ’ s  s s dq variable s  a r e tra n sfo r me d into the sy nch r on ou sly rotating  referenc e frame  ee dq . Assum e  that the  s s dq axes a r e o r ie nte d  at   angle. T he voltage s   s ds v  and  s qs v  c an be res o lved into  ,, as bs cs  comp one nts i n  a matrix form as:     0 co s s i n 1 c o s ( 120 ) s i n ( 120 ) 1 c o s( 120 ) s i n ( 120 ) 1 s qs as s bs ds s cs s v v vv v v                                                                     (1)                                                 The co rrespo nding inve rse  relation is:     0 cos c os ( 120 ) c os ( 120 ) 2 s i n s i n ( 120 ) s i n ( 120 ) 3 0. 5 0 . 5 0. 5 s qs as s ds bs s cs s v v vv v v                                                            (2)                                                 Whe r e  s os v  is  adde d a s  t he zero se quen ce  co m pone nt. Equ a tion (2)  re pre s ent s th e  transfo rmatio n of  3-p h a s e   quantitie s int o  2 - ph ase  dq  quantities. It is more co nve n ient to set 0 , s o  that  qa x i s  is aligne d with the  aa x i s  in this ca se. The si ne  comp one nts  of  d   and  q  pa ram e ters  will b e   re placed  with  cosin e  valu es,  and vi ce  versa if  da x i s  coi n ci de s  wit h aa x i s . If  the synchron ou sly rot a ting  dq  axes rotate at a synch r on ou s speed  e  with  respec t to  s s dq axes, then th e  voltages  on t he  s s dq axes can  be converte d  into  dq  a  synchro nou sl y rotating fra m e as:     co s s i n sin c o s ss qs qs e d s e ss ds qs e d s e vv v vv v                                                                             (3)                                                 Re solving the  rotating fram e para m eters into stationary frame:    co s s in si n c os s qs qs e d s e s ds qs e d s e vv v vv v                                                                           (4)                                                 2.2. DFIG Mo del in Sy nch r onous  Rota ting Re fer e n ce Frame   For the mode ling of DFIG in the synch r o nou sly rotatin g  frame, we n eed to rep r e s ent the   2-ph ase stator  () s s dq and roto r () rr dq circuit va riab les i n  a  sy nch r on ou sly  rotating  () dq frame a s  sh o w n bel ow:       Figure 2. Dyn a mic d - q Equi valent Ci rc uit of DFIG (q-ax i s  c i rc uit )     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
TELKOM NIKA   ISSN:  2302-4 046     Analysis of DFIG Wind Tu rbine Durin g  Steady-State a nd Tra n si ent … (Om e r Elfaki Elbashir)  4151     Figure 3. Dyn a mic d - q Equi valent Ci rc uit of DFIG (d-ax i s  c i rc uit )       Acco rdi ng to Kron' s equ ation, the  stator  circuit equ ations a r e:     s ss qs s q s q s s ss ds s d s d s d vR i dt d vR i dt                                                                                     (5)                                                 W h er e  s qs  is the  qa x i s stator flux  linkage,  an d  s ds  is the  da x i s  st ator flux li nkage   respe c tively.  Conve r t equa tion (5) to the  synch r on ou s rotating fram e:      qs s q s q s e ds ds s d s d s e qs d vR i dt d vR i dt                                                                         (6)                                                 Whe n  the  an gular spee d  e  is  zero, the  speed  of  emf due t o   d  and  q  axis i s   zero a nd th e  equatio n’s  ch ange s to  stat ionary fo rm. I f  the  roto r i s  blocke d o r   not moving, i . e.  0 r , the   machi ne rotor equation s  ca n be written i n  a simila r wa y as the stato r  equatio ns:       qr r q r q r e dr dr r d r d r e q r d vR i dt d vR i dt                                                                         (7)                                                 Let  the rotor rotate  at an a ngula r  spe e d   r , then the   dq  axes fixed o n  t he rotor fi ctitiously  will m o ve at   a relative  sp eed  () er  to th e  synchrono usly  rotatin g  fram e. The   dq  frame   rotor e quatio ns can be  wri tten by replacing  () er  in the pla c e of  e as:       qr r q r q r e r d r dr r d r d r e r q r d vR i dt d vR i dt                                                                  (8)                                                                                                                                                                                                                                                 (9)                                                                                                                                                                            () ds ls d s m d s d r s ds m d r Li L i i L i L i                                                       (10)                                                                                                                                                                        () qr lr qr m q s q r r qr m q s Li L i i L i L i                                                       (11)                                             () qs ls qs m q s q r s qs m q r Li L i i L i L i  Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                               ISSN: 23 02-4 046                     TELKOM NI KA  Vol. 12, No. 6, June 20 14:  4148 – 4 156   4152 () dr lr dr m d s d r r dr m d s Li L i i L i L i                                                       (12)                                               The torq ue e x pressio n  ca n be written i n  terms of flu x  linkage s an d curre n ts a s :     3 () 22 e d rq r q rd r P Ti i                                                                               (13)                                                 3. Contr o l Algorithm   Figure 4 a nd  5 belo w , sho w s th e DFI G   based  WE CS  with the ve ctor control. Th e roto r   curre n ts are use d  to control the stator  active  and re active po wers. The RS C control s  the DFIG,  while the  GS C fun c tion is  to maintain th e DC link volt age  con s tant.  The vecto r   control o n  DFI G   is implem ent ed in the two  followin g  step s.    3.1. GSC Co ntrol   The a dopte d   vector  co ntrol  strate gy mu st fulf ill the two main  obje c t i ves of the  g r id sid e   conve r ter. 1 )  Reg u late  DC bu s volta g e . 2)  Cont rol  rea c tive po wer exchan g ed bidi re ctio nal  betwe en the   rotor of the  machi ne  and  the g r id. Th us, by  alignin g  the g r id  vol t age ve ctor  with   synchro nou s frame dire ct axis,  its  in direct axi s   com pone nt be co mes  null  (0 ) q v .The ac tive  and rea c tive powers  a r e controlle d  ind e pend ently  us i ng the ve ctor cont rol  strat egy. Since th e   amplitude of  sup p ly voltage is co nsta nt, the active  an d rea c tive po wers a r e cont rolled by me a n s   of  d i  and  q i  respec tively.    33 (), ( 0 ) 22 33 () , ( 0 ) 22 sd d q qd d q sq d d q d q q Pv i v i v i v Qv i v i v i v                                                        (14)                                               Whe r e  d i , q i  and  d v   are g r id curre n t and voltag e respe c tively, as  (0 ) q v . Based on the sig n  of  a no n-ze ro  sl ip ratio  s , a p a rt of  DFIG’ s  gen erate d   a c tive po we r i s  inte rchan ge d with  the  gri d   throug h  the   rotor, which can  d e liver or absorb   g r id’ s  power  i n  sup e r  o r  su b-syn c hrono us  mo des,  respe c tively. Equation  (14 ) , states that  acti ve po we r  and  con s e q u ently, DC b u s voltage can  be   controlled via   d i , wherea s  q i  can control  reactive po wer flo w   in the grid. Thi s  strategy is  depi cted in Fi gure 5. Th e control si gnal s for the grid converte rs a r e :     ** 1 1 ** 1 1 i dp d d i qp q q K vK i i s K vK i i s                                                                                  (15)                                               Whe r e  p K is the prop ortio nal gain of the co ntrolle r, and  i K  is the integral  gain of the controlle r.  The an gula r   positio n of the grid volta g e  is dete c ted u s ing  a pha se  locked lo op  (PLL), which  h a s  good qu ality in terms of sta b ility and of transi ent  re spo n se [13]. This locked angl e  will be use d  to   trans form s y stem variables to the  dq  refe rence frame.  The  DC b u s  voltage i s  m a intaine d   con s tant via   the oute r  volt age PI  co ntroller wh i c h  p r ocesse s the  erro r b e twe en the  refere nce   and mea s u r e d   DC bu s  volt age and   yield s   * d i , while  * q i  is   set to  z e ro to  c o mpens a te f o r  reac tive  power at the   grid  side. T h e GSC  provid es n eed ed m agneti z ing  en ergy throug h  the roto r for t h e   DFIG. Finally , the mea s ured g r id  curre n ts ( d i , q i ) and  ref e ren c e  cu rr e n ts ( * d i , * q i ) are co mpared  then p r o c e s sed by inn e r  current PI co n t rollers, in  o r der to  gen era t e app rop r iat e  sig nal s for  the  GSC.   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
TELKOM NIKA   ISSN:  2302-4 046     Analysis of DFIG Wind Tu rbine Durin g  Steady-State a nd Tra n si ent … (Om e r Elfaki Elbashir)  4153     Figure 4. Vector Cont rol Structu r e fo r G S C      3.2. RSC Co ntrol   The m a in  pu rpose of th e  RSC i s  to  main tain the  roto r  spe ed  co nsta nt irrespe c tive of th e  wind  sp eed  and al so th e  control st rat egy ha s b e e n  implem ent ed to control  the active a n d   rea c tive po wers flow of th e ma chin e u s ing the  roto r  curre n t comp onent s. The   active p o wer  flow  is co ntrolle d  throug h  dr i  and the rea c tive power flow i s  controlled th roug h  qr i .To ensure unit   power fa ctor ope ration li ke GSC, the  rea c tive po wer d e man d  i s  al so  set to  ze ro h e re.  The  stand ard volt age ori ented  vector co ntrol strat egy is used for th e RSC to implement cont rol  action. He re  the  real axis  of  th e  stato r  voltage i s  chosen  as the   d -axi s. Sin c e  the  stator is  con n e c ted to the utility grid and the influ ence of stat or resi stan ce is  small, the sta t or magn etizi ng  cur r e n t   m i ca n b e  co nsi dered  as  con s tant.  Und e r volt a ge ori entatio n, the relatio n shi p  bet wee n   the torq ue  an d the  dq  axis v o ltage s, currents  and flux es  ca n be  written with n e g l ecting  of  leakage in du ctan ce s. To  maximize th e  turbine  outp u t power, DF IG must b e  controlle d thro ugh   the cont rol of  dr i  and  qr i . To sim p lify the control and calcula t e  * dr i , the stator flux compon e n t ds is  s e t to z e ro.     0 () ds qs l s m q s m qr m m LL i L i L i                                                               (16)                                               The equ ation s  of rotor flux es are:    2 mm qr q s r q r m r q r ss m d r ds r d r r dr s LL L ii L i LL L Li L i L                                                            (17)                                                                                                                                                                           Whe r e  2 1 m s r L LL     By sub s tituting the valu e s  of dr and qr from  equatio n (1 7) in equ ation  (8), the  roto r  voltages a r e:     () () dr r d r r dr e r r q r qr r q r r qr e r r d r d vR i L i L i dt d vR i L i L i dt                                                         (18)                                               Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                               ISSN: 23 02-4 046                     TELKOM NI KA  Vol. 12, No. 6, June 20 14:  4148 – 4 156   4154 The refe ren c e value  * dr v  and  * qr v   can b e  found  from Equatio n (18 )  as:     *' *' () [ ] () [ ] d r dr e r r q r m qs q r qr e r r d r m ds vv L i L i vv L i L i                                                                   (19)                                               Whe r e  ' dr v  and ' qr v  are found fro m  the current e rro rs p r o c e s sing throu gh st anda rd PI co ntrolle rs.  The ele c trom agneti c  torqu e  can b e  expressed a s :     3 2 m eq s d r s L TP i L                                                                                     (20)                                               The referen c e  current  * dr i  ca n be  foun d e i ther from th e refe re nce t o rqu e  o r  fro m  the   spe ed e rro rs throug h sta n d a rd PI co ntrol l ers. Simila rly  * qr i  can be fou n d  from the re active po we r  errors. The value of  * dr i  can b e  found u s ing  Equation (2 0 ) :    * * es dr qs m TL i L                                                                                         (21)                                                                                                                                                                                                                                                          Figure 5. Vector Cont rol Structu r e fo r RSC      4. Results a nd Discu ssi on  The ind u ctio n machine i s  sim u lated  usin g MAT L AB/SIMULINK environ ment. The   perfo rman ce  of the DFIG system is anal yzed und er  g r id voltage fluctuations. The  main obje c tive   of this  Wo rk i s  to  study th e  pe rforma nce  analy s is  of t he  DFIG fo r  a  win d  tu rbine   appli c ation  b o th   durin g stea d y -state op eration and transi ent ope ration (voltag e  fluctuation s ). The volt age  fluctuation s  a r e mad e  by lowe ring a nd  raisi ng t he vo ltage value s  in the utility grid intention a l l y  for simul a tion  keepi ng in view of differen t  grid distu r ba nce s .     4.1. Simulation under Balance Grid   DFIG cha r a c teristi c ’s  wave forms  unde r  steady-state  con d ition s  are sho w n i n  Fi gure  6. It  is ob se rved that the activ e  and rea c tive power s su pplied by the  utility grid are decoupl ed  and   DC lin k volta ge is maintai ned con s tant due to  the co ntrol strategy made in the  GSC.   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
TELKOM NIKA   ISSN:  2302-4 046     Analysis of DFIG Wind Tu rbine Durin g  Steady-State a nd Tra n si ent … (Om e r Elfaki Elbashir)  4155   (a) Stator volt age     (b) Stator  cu rrent       (c ) Roto r c u r r ent    (d) A c tive power      (e) Rea c tive  power    (f) D C  link v o l t age       (g) Rotor spe e d     Figure 6. Simulation Results of the Grid  unde r Balan c e Con d ition       4.2. Simulation under Ch ange in Sup p ly  Frequenc y     Figure 7, sh o w s h o w th e system is coll apsi ng with  chang e in su p p ly freque ncy .  When   the supply f r eque ncy  ch a nge s from 5 0 H z rated to  4 8 Hz, the  sy stem i s  n o t respondi ng to  th e   control strate gy. It clearly indicates that  the di fferent  control strate gy need s to be employe d  to   respon d to th e chang e in  frequ en cy. Since  the m a ch ine fre que ncy  is at  a rated  value 50 Hz, it is  not respon din g  to 48Hz, at that time the behav io r of the machi ne is  disturbing in  nature.          (a) Stator volt age     (b) Stator  cu rrent       (c ) Roto r c u r r ent    (d) A c tive power  Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                               ISSN: 23 02-4 046                     TELKOM NI KA  Vol. 12, No. 6, June 20 14:  4148 – 4 156   4156   (e) Rea c tive  power    (f) D C  link v o l t age     (g) Rotor spe e d   Figure 7. Simulation Results of the  Grid  unde r Ch ang e in Supply Frequ en cy      5. Conclusio n   The mai n  obj ective of this  Wo rk i s  to  study  the pe rfo r man c e  analy s is  of the DFIG for  a   wind tu rbine  appli c ation b o th duri ng ste ady-state  and  transi ent ope ration. The m odelin g, cont rol   and  simul a tio n  of DFIG couple d  with   a win d  turbin e ha s b een  carrie d out.  The g r id volt age  oriente d  vect or co ntrol is  use d  for the GSC in ord e r  to maintain  a const ant DC b u s volta ge,  while the stat or voltage ori entated vecto r  cont rol  is ad opted in the RSC to co ntrol the active an d   rea c tive po wers.  The  DFIG sy stem i s   simulate d u s i ng MAT L AB/SIMULINK  e n vironm ent. It is  con c lu ded th at, the traditional voltage  control techni que  which is  use d  on b o th  GSC a s  well  as  the RSC to  analyze the  perfo rman ce  of the DFIG  system u nde r grid volta g e  fluctuation s  is  suitabl e und e r  sud den  cha nge in gri d  voltage.      Referen ces   [1]  Yingc hao  Z h a ng, H u ij ua n L i u, Ha iji ao Z h a ng,  Xi an g Z h a o . Performa nc e a nal ys is  of  dou bl y  e x cite d   brush l ess  ge n e rator  w i th  out er rotor  for  w i n d  p o w e r  a ppl ic ation.  TELKOMNIKA   Indo ne sian  Jour na l of   Electrical E ngi neer ing . 2 010;  10(3): 47 1-4 7 6 .   [2]  A T apia, G T a pia, J X  Ostol a za, JR Sa enz.  Mode lin g a nd  control  of a  w i nd tur b in e dr iv en  dou bl y-fe d   ind u ction gen e r ator.  IEEE Tra n s. Energy Conv . 2003; 1 8 (2) :  149-20 4.   [3]  Y Liao, L Ra n ,  G. Putrus, KS Smith. Evaluatio n of the effects of rotor harmon i cs in  a dou bl y-fe d   ind u ction  g ene rator  w i th  h a rmonic  in duce d  s pee d ri ppl e.  IEEE Trans. Energy Conv ., 20 0 3 ; 18( 4): 50 8- 515.   [4]  A Mul l an e, M  O' Malle y .  T he i nertia l  res p o n s e  of  in ductio n   machi ne-b a se d  w i nd  turb ine s .  IEEE Trans .   Power Syst ., 2 005; 20( 3): 149 6-15 03.   [5]  R Pena, JC Clare, GM Asher.  A doub ly-fed  ind u ction  ge ne rator usi ng b a c k -to-back PW M converter s   supp lyin g an i s olate d  loa d  from a var i a b le  spee d w i nd turbin e.  IEE proc. On Electric  Po w e r Appl. ,   199 6; 143( 5): 331-3 38.   [6]  Hon g w e i Li, H a i y in g Do ng,  Shua ibi ng L i , Lin x i n  Ca o. T r ansi ent stabi lit y a nal ys is of grid-co n n e cted   w i nd t u rbi nes   w i t h  time d o mai n  simu lat i on.  T E LKOM NIKA Indon es ian J ourn a l  of Electrica l   Engi neer in g . 2014; 12( 1): 29- 37.   [7]  L Xu, Y W ang. D y namic m ode ling  and c ontrol  of DF IG-based  w i n d  turbi nes  under u n b a la n c ed net w o r k   cond itions.  IEEE Trans. On P o wer System s.   2007; 2 2 (1): 3 14-3 23.   [8]  R Pena, JC Cl are, GM Asher.  Doubly-fe d in ductio n  ge nera t or using b a ck -to-back PW M converte r s   and  its ap plic a t ion to var i ab l e  spe ed w i n d - ener gy ge ner a t ion.  Proc. Inst. Elect. Eng., Elect. Po w e r  Appl., 199 6; 14 3(3): 231 –2 41.   [9]  A Petersson, L  Harnefors, T   T h iringer. Eval uatio n of curre nt contro l meth ods for  w i nd tu rbin es usi n g   dou bl y-fed i n d u ction mac h in e s .  IEEE  Trans. Power Electron.,  2005; 20(1):  227 –2 35.   [10]  Z  Yi, P Bauer,  JA F e rreira, J  Pierik. Oper ati on of  gr id co nn ected DF IG un der u nba la nce d  gri d  volta g e   cond ition.  IEE E  T r ans. on Energy Co nversi o n . 2009; 2 4 (1): 240- 246.   [11]  GR Slemo n . Mode lli ng i n d u ction m a chi n es for el ectri c  drives.  IEE E  T r ansactio n  on Ind u stry  Appl icatio n.  19 89; 25(6): 1 126 -113 1.  [12]  S Mull er, M D e icke, R i k W   De D onck e r. Dou b l y -f ed  in d u ction  ge ner ator s y stems for   w i n d  turb in es.   IEEE Industry Appl icatio ns Maga z i ne . 2 002.   [13]  S Rahm an i, K  Al-Ha d d ad, F  F naiec h.  A  n e w  control  tec hni que  b a sed   on th e i n stant ane ous  active  current ap pli e d to shunt h y brid p o w e r filters.  IEEE 34 th  Annua l Po w e r El ectroni cs Specia list   Confer ence, P ESC ' 03, 200 3; 2: 808-81 3.   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.