I n d on e s i an   Jo u r n al   o El e c t r i c al   En gi n e e r i n g   an d   C o m p u te r   S c i e n c e   V o l .   1 4 ,   N o .   3 J u n e   20 1 9 ,   pp .   1 581 ~ 1594   IS S N :   2502 - 4752 ,   D O I :   10. 1 1591 / i j e e c s . v 1 4 .i 3 . pp 158 1 - 1594             1581       Jou r n al   h o m e pa ge ht t p: / / i ae s c or e . c om / j our na l s / i nde x . php/ i j e e c s   E f f e c t   o f   f e r r o r e so n a n c e   o n   w i n d   t u r b i n e :   c o m p a r i s o n   o f   A T P/ E M T a n d   m a t l a b / s i m u l i n k       A ji b o l O .   A k i n r i n d e ,   A n d r e w   S w an s o n ,   R e m T i a k o   S c hoo l   o f   E l e c t r i c a l ,   E l e c t r o ni c s   a nd   C o m put e r   E ng i ne e r i ng ,   U ni v e r s i t y   of   K w a Z ul u - N a t a l ,   S o ut h   A f r i c a       A r ti c l e   I n fo     AB S TR A C T   Ar t i c l e   h i s t or y :   R e c e i v e d   N ov   1 9 ,   201 8   R e v i s e J a n   1 ,   201 9   A c c e pt e J an   25,   201 9       D i f f e r e n t   d e v e l o pe r s   ha v e   pr o duc e s e v e r a l   s o f t w a r e   pa c ka g e s   a s   s o l ut i o ns   t o   m o de l   e l e c t r i c a l   po w e r   s y s t e m s   f o r   t he   p ur po s e   o f   c a r r y i ng   out   d i v e r s e   a na l y s e s   t o   s o l v e   i m m e d i a t e   a n unf o r e s e e n   p r o bl e m s   i n   po w e r   s y s t e m s .   I t hi s   s t udy ,   A T P / E M T P   a nd   M a t l a b/ S i m u l i n k   pa c ka g e s   w e r e   c o m pa r e d   i n   r e g a r d s   t o   t h e i r   c a pa b i l i t y   t o   g i v e   a c c ur a t e   r e s u l t s ,   t i m e   o f   s i m ul a t i o a nd   e a s e   o f   s i m ul a t i o w he m o de l l i ng   D F I G   w i nd   t ur bi n e .   F u r t he r m o r e ,   f e r r o r e s o na nc e   c a us e d   by   o ne   s t uc po l e   dur i ng   s w i t c hi ng   o pe r a t i o ns   w e r e   a na l y z e o bo t h   s o f t w a r e .   C ha r a c t e r i z a t i o o f   r e s ul t i ng   f e r r o r e s o na nc e   w a s   do ne   us i ng   F a s t   F o ur i e r   T r a n s f o r m   ( F F T )   a na l y s i s ,   p ha s e   p l a n e   d i a g r a m   a nd   P o i nc a r é   m a ppi ng .   C h a o t i c   m o de   f e r r o r e s o na nc e   w a s   f o und  i n   du r i n g   o pe ni ng  e v e nt   w hi l e   q ua s i - pe r i o di c   e x i s t e d   f o r   c l o s i ng   e v e n t s .   A T P   c o ul d   o nl y   pe r f o r m   F F T   a na l y s i s   bu t   o t he r   a na l y s e s   w e r e   pe r f o r m e o n   M a t l a b / S i m ul i nk.   T h e r e   w e r e   d i f f e r e nc e s   i n   t he   r e s u l t s   o bt a i ne d   f r o m   t h e   t w o   pa c ka g e s ;   o v e r v o l t a g e   o f   4. 22   P . U .   a nd  3. 77  P . U .   w a s   e x pe r i e nc e du r i ng   o pe ni ng   a n c l o s i ng   o pe r a t i o o A T P / E M T P   m o de l   w h i l e   6 . 3 P . U .   a n 4 . 6 P . U .   r e s p e c t i v e l y   w a s   o bt a i n e o M a t l a b.   H o w e v e r ,   A T P   w a s   f a s t e r   i r e g a r d s   t o   t i m e   o f   s i m ul a t i o w i t h   C P U   t i m e   o f   110 . 58   s e c s   a nd   s i m u l i nk   s i m u l a t i o n   t i m e   w a s   1 3 0. 81   s e c s .   F i na l l y ,   i t   w a s   e a s i e r   t o   c a r r y   o ut   t he   s i m u l a t i o o S i m u l i nk .   Ke y w or d s :   D F IG   w i n d   t u r b i n e   F e rr o r e s o n a n c e   A T P / E M T P   S i m ul i n k / M a t l a b   C opy r i gh t   ©   201 9   I n s t i t ut e   o f   A dv anc e E ng i ne e r i ng   and   S c i e nc e .     A l l   r i gh t s   r e s e r v e d .   Cor r e s pon di n g   Au t h or :   A j i bo l a   O .   A ki nri n de ,   S c h o o l   of   E l e c t ri c a l ,   E l e c t r o ni c s   a n d   Co m pu t e E ngi n e e r i n g ,   U n i v e r s i t y   of   K w a Z ul u - N a t a l ,   238  M a z i s i   K u n e n e   R o a d,   G l e n w oo d,   D ur b a n,   4041 , K Z N S o ut A f r i c a   E m a i l :   t u n j i a ki nri n de @ y a h o o . c o m       1.   I N TR O D U C TI O N     D o u b l y - f e i n duc t o r   ge n e r a t o (D F IG w i n t u r b i n e   i s   t h e   m o s t   us e w i n d   t u r b i n e   ge n e ra t o i t h e   w o r l t o da y ,   w i t i t s   us a ge   ri s i n a b ov e   85%  of   f un c t i o n i ng  w i n t u r b i n e s   [1] .   T h e   m a i a dv a nt a ge   o f   D F IG   w i n t u r b i n e   i s   i t s   a b i l i t y   t o   o p e r a t e   w i t h   v a r y i n w i n d   s pe e w i t h o ut   s t r e s s i n i t s   m e c h a ni c a l   a n d   e l e c t r i c a l   c o m po n e n t s .   O t h e r   a dv a nt a ge s   o f   D F IG   i n c l ude ;   i t   i s   l e s s   e xpe n s i v e ,   i t   i s   c a p a b l e   of   c o n t r o l l i ng  r e a c t i v e   po w e r ,   i t   ha s   h i g po w e r   e f f i c i e n c y   a n i t   r e duc e s   po w e r   v a ri a t i o n.   M o de l l i n g   w i n e n e r gy   s y s t e m s   us i n po w e r   s y s t e m s   s o f t w a r e   f o r   t h e   pu r po s e   of   c a rr y i n o ut   s e v e r a l   a na l y s e s   i s   n e c e s s a r y ,   c o n s i de ri n t h e   h i g i ni t i a l   c o s t   of   i m pl e m e n t a t i o n.   A dv a n t a ge s   o f   a n a l y z i n po w e r   s y s t e m s   o n   s o f t w a r e   i n c l ude   a n a r e   n o t   l i m i t e t o   t h e   fo l l ow i n g;   p r o b l e m s   c o ul b e   pr e de t e r m i n e a nd  s o l ut i o n s   c a n   b e   p r o po s e d,   s e r v i c e   t i m e   o f   t h e   e qui pm e nt   c a n   b e   pr o l o n ge d,   r e s po n s e   o f   t h e   s y s t e m   un de r   d i f f e r e n t   s c e na r i o s   c a n   b e   e v a l ua t e d,   do w n t i m e   c o ul b e   r e duc e a n ru nn i ng  c o s t   e v e n t ua l l y   r e duc e d.     T e m po ra r y   ov e r vo l t a ge   i s   o n e   o f   t h e   i s s ue s   t ha t   o c c ur   o a ny   p ow e r   s y s t e m .   I t   i n v o l v e s   o s c i l l a t i o n   w h i c h   e xi s t s   f o r   l o n d u r a t i o n   o f   t i m e ,   w h i c h   c o ul b e   da m pe o r   w e a kl y   da m pe d.   E v e n t s   l e a di ng  t o   t e m po ra r y   ov e r vo l t a ge   i n c l u de ;   r e s o n a n c e ,   f e r r o r e s o n a n c e ,   l o a d   r e j e c t i o n ,   f a u l t   c l e a ri n g   a nd  ha r m o n i c s .   F e rr o r e s o na n c e   i s   c o n s i de r e i n   t h i s   p a pe r   due   t o   t h e   s e ve r i t y   of   da m a ge   o n   t r a n s f o r m e r s   w h i c h   i s   o n e   o f   t h e   m o s t   e xpe n s i v e   e qui pm e n t   i n   po w e r   s y s t e m s .   F e rr o r e s o n a n c e   c o ul o c c ur   o n   w i n po w e r   s y s t e m s   due   t o   t h e   i nt e ra c t i o o f   n o n - l i n e a i n duc t o a n d   c a p a c i t o w h e a   di s t u r b a n c e   o c c ur s   i n   t h e   s y s t e m .   F e rr o r e s o n a n c e   c o ul d   l e a d   t o   h i g h   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                IS S N :   2502 - 4752   In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i ,   V o l .   1 4 ,   N o .   3 J u n e   20 1 9   :     1 581     1 594   1582   pe r m a n e n t   o v e r c urr e n t   a nd  o v e r v o l t a ge ,   d i s pl a c e m e n t   o f   n e ut ra l   po i n t   v o l t a ge ,   o ve rh e a t i n g   i t ra n s f o r m e r   a n d   e xc e s s i ve   c o n t i n uo us   l o ud  n o i s e   f r o m   t h e   t ra n s f o r m e [ 2,   3] .     P o w e r   s y s t e m s   s i m u l a t i o s o f t w a r e   c a b e   us e d   t o   s i m u l a t e ,   a n a l y z e   po t e n t i a l   t hr e a t s   a nd  m i t i g a t i n g   s o l ut i o n s   c a n   b e   o b t a i n e d .   T h e r e   a r e   n um e r o us   po w e r   s y s t e m s   s o f t w a r e   a v a i l a b l e   t o da y ,   s o m e   of   t h e s e   s o f t w a r e   c o ul d   h a v e   go o d   pe r f o r m a n c e   f o r   a   p a r t i c ul a a n a l y s i s   a n d   m a y   n o t   b e   e ff e c t i ve   fo r   o t h e a n a l y s e s   w h e c o m pa r e t o   r e a l   po w e r   s y s t e m s .   A T P / E M T P   a nd   M A T L A B   a r e   pa c ka ge s   c o m m o a m o n g   r e s e a r c h e r s   t o   c a rr y   o ut   a na l y s e s   o n   po w e r   s y s t e m s .   A l v e s   a n d   O r i z o n do   [4]   c o m pa r e t h e   us e   o f   A T P / E M T P   a n d   M a t l a b / S i m u l i n k   p r o g r a m   t o   s i m u l a t e   uni f i e po w e r   f l ow   c o n t r o l l e r   (U P F C).   T h e   U P F w a s   i m p l e m e n t e b y   us i n t w o   vo l t a ge   s o ur c e   c o n v e r t e r s   c o upl e t hr o ug h   a   D l i n k   c a pa c i t o r.   It   w a s   fo un t h a t   A T P   c a l c ul a t i o n   s pe e i s   f a s t e r   t h a n   t ha t   o f   M A T L A due   t o   t h e   na t u r e   o f   t h e   s o l v e r   a l go ri t hm .   A T P / E M T P   a n d   M a t l a b / S i m u l i nk  w e r e   c o m pa r e f o r   t i m e   do m a i n   t r a n s i e nt   s t udi e s   by   D a n y e e t   a l .   [ 5].   T h e   t w o   pa c ka ge s   w e r e   us e i l i g h t ni n g   s u r ge   s i m ul a t i o a n d   i t   w a s   c o n c l ude t ha t   M A T L A B   o ff e r s   m o r e   po s s i b i l i t i e s   a n d   o pt i o n s   f o r   s i g na l   p r o c e s s i n g   a nd   c o n t r o l .   S i m ul a t i o of   a r c   f a ul t s   us i n g   A T P   a nd  S i m u l i nk  f o c o m pa r i s o w a s   do n e   b y   K h a a n d   B e n gi a m i [6] .   Ca s s i e   a r c   m o de l   wa s   s i m ul a t e d   i t w o   c i r c ui t   s c h e m a t i c s   a n d   t h e   c o m pa ri s o w a s   do n e   i b o t t i m e   a n d   f r e que n c y   do m a i n.   T i m e   s t e o f   µ s   a n d   s a m pl e   t i m e   0. s   w e r e   us e f o r   t h e   t w o   pa c ka ge s .   T h e   r e s ul t s   w e r e   s i m i l a f o r   b o t h   t i m e   a n f r e que n c y   do m a i a nd  i t   w a s   a dde t ha t   t h e   l i t t l e   di f f e r e n c e   i s   a s   a   r e s ul t   o f   t h e   m o de l l i ng  o f   e l e c t r i c a l   pa s s i v e   c o m p o n e nt s   s uc h   a s   c a p a c i t o r s   a n d   i nduc t o r s   ra t he r   t h a s o l v e r   a l go r i t hm s .   T hr e e   t o o l s ;   E M T P ,   M A T L A B   a nd  X T R A N S   w e r e   c o m pa r e b y   S c h a v e m a ke r ,   e t   a l .   f o r   e l e c t ri c a l   t ra n s i e n t   c o m put a t i o n s .   S i m ul a t i o o f   e l e c t r i c   a r c   us i ng  S c h w a rz   a r c   m o de l   w i t t i m e   s t e o f   µ s   w a s   pe r fo r m e o n   a l l   t h e   t o o l s .   X T R A N S   w a s   fo un t o   b e   be s t   of   t h e   t hr e e   i n   t e rm s   o f   us e r - fri e n d l i n e s s ,   M A T L A B   w a s   fo un t o   b e   t h e   m o s t   e ffe c t i ve   pa c ka ge   i t e r m s   o f   pr o g r a m m i n g   f r e e do m   a n d   f l e xi b i l i t y   w h i l e   E M T P   g a v e   t h e   b e s t   s o l ut i o n   a nd  c o ul b e   us e f o r   l a r ge s i m ul a t i o n s   [7] .   B a r s a l i   a n d   Ce r a o l o   [8]  di d   s i m ul a t i o o f   e l e c t r o m a g n e t i c   t r a n s i e nt   i pow e r   s y s t e m s   c o m pa ri n g   A T P   a n d   S i m u l i n k   us i n g   d i f f e r e n t   t i m e   s t e ps .   I t   w a s   c o n c l ude d   t ha t   s i m ul a t i o t o o k   l e s s   t i m e   o n   A T P   w h i l e   S i m u l i nk  r e s ul t   i s   m o r e   a c c ura t e   a n d   s i m u l a t i ng  l a r ge   c i r c ui t   i s   e a s i e r   o n   i t .   I n   t h i s   pa pe r,   t h e   t w o   pa c ka ge s   a r e   c o m pa r e f o r   t e m po ra r y   o ve r v ol t a ge ,   w i t h   e m p h a s i s   o n   f e rr o r e s o n a n c e   o n   D F IG   w i n t u r b i n e ,   f o r   a c c ura c y ,   t i m e   o f   s i m ul a t i o a nd  e a s e   o f   s i m u l a t i o n.   P o s t - a na l y s e s   w e r e   a l s o   do n e   f o r   t h e   o ut put   s i g na l s   by   c h a ra c t e ri z i n g   t h e   f e rr o r e s o na n c e .         2.   A TP / EM TP   A T P   e v o l ve f r o m   e l e c t r o m a g n e t i c   t ra n s i e n t   p r o g ra m   ( E M T P a s   e xpe r t s   a r o un d   t h e   w o r l d   s t a r t e c o n t ri b ut i n g   t o   i t   s i n c e   1975 .   A T P   w a s   de v e l o pe fo r   t h e   pu b l i c   i 198 a t   B o nn e v i l l e   P o w e r   A dm i n i s t ra t i o (B P A of   P o r t l a n d ,   O r e go n.   A T P   ha s   a l s o   de ve l o pe o ve r   t he   y e a r s   a n d   A T P D ra w   w a s   b i r t h e a t   N o r w e gi a U n i v e r s i t y   of   S c i e n c e   a n T e c hn o l o g y ,   N o r w a y .   A T P D r a w   i s   a   g r a p h i c a l   m o us e   dr i v e p r e p r o c e s s o r ,   w h i c w o r ks   by   dr a gg i n a n d r o ppi n p r e de f i n e c o m po n e n t s   t o   de s i g n   a   po w e r   n e t w o r m o de l .   A T P D r a w   c o n v e r t s   t h e   ge n e ra t e m o de l   t o   i nput   f i l e   f o r   A T P   s i m ul a t i o [9] .     A T P   s i m ul a t i o n   i s   pe r f o r m e a s   a   f un c t i o n   o f   t i m e ,   us i n g   t ra pe z o i da l   r u l e   o f   i n t e g ra t i o n   t o   s o l ve   t h e   di f fe r e nt i a l   e qu a t i o n s   o f   t h e   po w e r   n e t w o r c o m po n e nt s .   In  a d di t i o n,   m o de l   v e r i f i c a t i o n   c a b e   do n e   i n   f r e que n c y   do m a i n,   w h e r e   us e r s   c a s pe c i fy   ge o m e t r y   a nd   t he   s pe c i f i c a t i o o f   t h e   de v i c e .   V a r i o us   p r e de f i n e c o m po n e n t s   i A T P   i n c l ude   b ut   a r e   n o t   l i m i t e d   t o ;   p a s s i v e   e l e c t r i c a l   e l e m e nt s   s uc a s   r e s i s t o r s ,   i n d uc t o r s   a n d   c a pa c i t o r s ,   t ra n s f o r m e r s ,   r o t a t i n g   m a c h i n e s ,   s w i t c h e s ,   e l e c t r i c a l   s o u r c e s ,   s u r ge   a rr e s t e r s   t ra n s m i s s i o l i n e s   a n d   c a b l e s .   F ur t h e rm o r e ,   A T P   h a s   t h e   c a pa c i t y   t o   m o de l   c o n t r o l   s y s t e m s   t hr o ug h   t h e   a i o f   t w o   fe a t ur e s ;   T r a n s i e n t   A na l y s i s   of   C o n t r o l   S y s t e m s   (T A CS a n d   M O D E L S   (a   p ro gr a m m i n l a n g ua ge ) .   A T P / E M T P   i s   us e f o r   v a r i o us   E M T P   a p pl i c a t i o n s   w hi c a r e   n o t   l i m i t e t o   t h e   f o l l ow i n g;   i n s u l a t i o n   c o o r di na t i o n ,   s w i t c hi n g   ov e r vo l t a ge   a na l y s i s   l i g ht n i ng  o v e r vo l t a ge   a n a l y s i s ,   pr o t e c t i v e   r e l a y   m o de l l i n g ,   po w e r   qu a l i t y   s t udi e s   a n d   s h a f t   t o r s i o na l   o s c i l l a t i o s t ud i e s .   T h e r e   a r e   po s t - p r o c e s s o r s   t h a t   a r e   i n t e r f a c e w i t h   t h e   A T P   w h i c h   a r e   us e t di s pl a y   r e s ul t s   [9] .         3.   S I M U LI N K / M A TLA B   M a t r i x   L a b o r a t o r y   w h i c i s   a b b r e v i a t e d   a s   M a t l a b   i s   t e c hni c a l   c o m put i n g   s o f t w a r e   w h i c s t a rt e a pp r o xi m a t e l y   70  y e a r s   a go   b a s e o n   e a rl i e r   l i b ra r y   s uc h   a s   L IN P A CK .   It   s t a rt e d   a s   a   p r o g r a m   t o   ha n d l e   a n y   m a t r i x   p r o b l e m   b ut   e v e n t u a l l y   gr o w   up  t o   b e   us e i n   v a r i o us   m a t h e m a t i c a l   a ppl i c a t i o n s .   M A T L A B   a s   a   c o m put i n g   e n v i r o nm e n t   ha s   o t h e f i l e   e xt e n s i o n s   s uc a s   S i m ul i n k ,   S i m s c a pe   a nd   M U P A D ,   w h i c m a ke s   i t   m o r e   r o b us t   a nd   e na b l e s   i t   t o   pe r f o r m   m o r e   t e c hni c a l   c o m pu t a t i o n s .   S i m u l i nk  i s   a   g ra p h i c a l   e n v i r o n m e n t   f o r   m o de l l i n g ,   s i m u l a t i n g   a n d   a na l y z i n dy n a m i c a l   s y s t e m s .   S i m ul i n k   c o n t a i n s   p r e s e t   b l o c ks   c a l l e l i b ra r i e s   w h i c h   c o n t a i n   l i n e a r ,   n o n - l i n e a r,   c o n t i n uo us   a n d i s c r e t e   f un c t i o n s   t h a t   c o ul b e   us e t o   r e pr e s e nt   a n y   s y s t e m   t o   be   a n a l y z e d.   S i m u l i nk  ha s   ga i n e po pul a ri t y   a m o ng  r e s e a r c h e r s   w o r ki n g   i po w e r   s y s t e m s   t h e s e   d a y s ,   t h i s   i s   due   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S ci     IS S N :   2502 - 4752       E f f e c t   of   f e r r or e s onan c e   on   w i nd  t ur bi n e :   c om par i s on  of   A T P / E MT P   ( A j i b ol a   O .   A k i nr i nd e )   1583   t o   i t s   e l a b o r a t e   l i b ra r i e s ,   a b i l i t y   t o   c us t o m i z e   t h e   l i b r a ri e s   a n i n t e r f a c i n c a p a b i l i t y   of   di v e r s e   pr o gra m   m o dul e s .         4.   R ES EA R C H   M ET H O D O L O G Y   M o de l l i n g   o f   D F IG   w i n d   t u r b i n e   a nd  s i m u l a t i o o f   f e r r o r e s o n a n c e   us i n g   A T P   a n d   S i m ul i n k   a r e   t h e   m e t h o do l o gi e s   us e i t hi s   p a pe r .   F i gu r e   1   s h o w s   t h e   m a j o c o m po n e n t s   f o r   ge n e r a t i ng  po w e r   f r o m   w i n d.   T h e   w i n s pe e m us t   b e   gr e a t e r   t ha n   t h e   c ut - i n   s pe e (a b o ut   12  m / s ) ,   s o   a s   t o   c r e a t e   e n o ug h   t o r que   t o   r u n   t h e   ge n e ra t o r .   T h e   ge n e r a t o r   i s   c o nn e c t e v i a   t h e   ge a b o w h i c a d a pt s   t h e   s pe e o f   t h e   t u r b i n e   t o   t h e   ge n e r a t o r   s pe e d.   T h e   r o t o o f   t h e   ge n e r a t o c o n v e r t e d   t h e   ki n e t i c   e n e r gy   of   t h e   t u r b i n e   t o   m e c ha n i c a l   e n e r gy   a nd  t h e   e l e c t r i c a l   e n e r gy   i s   o b t a i n e f r o m   b o t t h e   s t a t o s i de   o f   t h e   ge n e ra t o r   a n d   t h e   r o t o s i de   v i a   t h e   b a c k - to - b a c c o n v e r t e r .   T h e   o ut put   po w e r   i s   0. 6 9   kV   w h i c w a s   s t e ppe d   up  t o   33   kV   by   t h e   w i n d   t u r b i n e   t ra n s f o r m e a n d   s uppl i e t o   t h e   g ri d .         F i gu r e   1 .   D F IG   w i n d   t u r b i n e   c o n f i gu ra t i o n.       4. 1 .       Wi n d   S i m u l ati o n     W i n d   s pe e a t   a n y   l o c a t i o v a r i e s   w i t t i m e   a n d   s e a s o n.   O ne   o f   t h e   w a y s   t o   r e p r e s e n t   w i n d   s pe e i s   by   us i n p r o b a b i l i t y   di s t r i b ut i o f un c t i o n   (P D F )   [10] .   T h e   m o s t   c o m m o n l y   us e P D F   i s   W e i b ul l   d i s t r i b ut i o n,   h o w e ve r ,   t h e   w i n d   s pe e c a n   b e   f o r e c a s t   us i n g   W e i b ul l   d i s t r i b ut i o n   a s   s h o w n   i E qua t i o n   ( 1 ) ;       F ( V ) = K W   ( V W ) k 1 e [ ( V W ) K ]                                     ( 1 )     W h e r e   F ( V ) i s   f r e que n c y   of   oc c ur r e n c e   f o r   w i n d   s pe e d,   V   i s   f r e que n c y   di s t r i b ut i o n ,   W   i s   e m pi ri c a l   W e i b ul l   s c a l e   f a c t o r ,   K   i s   e m p i r i c a l   W e i b ul l   s h a pe   f a c t o r.         4. 2 .         D F I G   Wi n d   Tu r b i n e   an d   G e n e r ato r                           T h e   po w e r   o ut put   o f   w i n d   t u r b i n e   i s   r e p r e s e nt e i E q ua t i o ( 2 ) .   T h e   D F IG   w i n d   t u r b i n e   ge n e r a t o w a s   m o de l l e a c c o r di n g   t o   [1 1].       P m =   1 2 ρ A v 3 C p ( λ , β )                                     ( 2 )     W h e r e   A   i s   t h e   s w e pt   a r e a ,   ρ   i s   t h e   de n s i t y   of   t h e   a i r ,   v   i s   t h e   s pe e o f   t h e   w i n d   a n d   C p   i s   t h e   po w e c o e ff i c i e n t   of   t h e   t u r b i n e ,   w h i c h   de pe n ds   o n   t i p   s pe e ra t i o ,   λ   a n d   pi t c h   a n g l e ,   β .   T i s pe e r a t i o   c a b e   r e p r e s e n t e by   E qua t i o n   ( 3 ) :       λ = ω r R V                                     ( 3 )     W h e r e     i s   t h e   a ngul a r   v e l o c i t y   of   t h e   r o t o r.   =   2  60 ,   a n d   n   i s   r e v o l ut i o n / m i                                                                                                                                                                                                                                   T h e   e qua t i o t o   o b t a i o pt i m a l   C p   i s   g i v e n   i n   E qu a t i o ( 4 ) :       C p ( λ , β ) = C 1 ( C 2 λ 1 C 3 β C 4 ) e C 5 λ 1 + C 6 λ                                                     ( 4 )     W h e r e   C 1 ,   C 2 , C 3 ,   C 4 ,   C a n d   C a r e   0 . 71 ,   1. 4 9,   0. 56,   13 . 1 ,   0 . 1 82  a nd  0. 00 r e s pe c t i v e l y W h e r e ,         DF I G   G R I D C O N T R O L   SY ST E M CO N V E R T E R W I N D T U R B I N E T R A N SF O R M E R G E A R   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                IS S N :   2502 - 4752   In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i ,   V o l .   1 4 ,   N o .   3 J u n e   20 1 9   :     1 581     1 594   1584     1 λ 1 = 1 λ + 0 . 08β   0 . 035 β 3 + 1                                     ( 5 )           P m =   T m                         ( 6 )       P s =   T em                         ( 7 )       P r =   S   T em                         ( 8 )     F o r   a   l o s s l e s s   ge n e r a t i o n   o pe r a t i ng  i n   a   s t e a dy   s t a t e ;       T m = T em                                ( 9 )           P r = P m   P s                                ( 10 )     S ub s t i t ut i ng  E qu a t i o n   7,   a n d   9   i nt o   10,   E qua t i o n   11   i s   o b t a i n e d.       =                                                       ( 11 )     W h e r e ,   P r   a n d   P s   a r e   po w e r   o ut pu t   f o r o t o a nd   s t a t o o f   t h e   D F IG   r e s pe c t i v e l y ,   T m   a n d   T em   a r e   t h e   a e r o dy n a m i c   t o r que   o f   t h e   t u r b i n e   a n d   e l e c t r o m a g n e t i c   t o rq ue   of   t h e   ge n e ra t o r,     i s   t h e   a n g ul a r   v e l o c i t y   o t h e   s t a t o a nd  S   i s   t h e   s l i o f   t h e   ge n e r a t o r .   D F IG   i s   a i nduc t i o ge n e ra t o r   ha v i ng  a   c o n f i gu r a t i o w h e r e   i t s   s t a t o i s   c o nn e c t e d i r e c t l y   t o   t h e   l o a a n d   i t s   r o t o r,   i s   c o nn e c t e t o   t h e   l o a t hr o ug h   po w e r   c o n v e r t e r .   T h e   o pe r a t i o n   o f   D F IG   c a n   e a s i l y   be   e xpl a i n e d   i t w o   a xe s ,   d - c o o r di n a t e   f r a m e .   T h e   c o n v e r s i o n   f r o m   A B t o   dq  i s   do n e   us i n g   p a r t r a n s f o r m a t i o i n   E qu a t i o n   ( 12 ) .       [ ] = 2 3 [         c o s   ( 2 3 ) c o s   ( + 2 3 )  si n   ( 2 3 ) si n   ( + 2 3 ) 1 2 1 2 1 2 ]         [ ]                                                     ( 12 )           V sd = R s I sd +                                      ( 13 )       V sq = R s I sq +    +                                 ( 14 )       V rd = R r I rd +                                      ( 15 )       V rq = R r I q +    +                                         ( 16 )       φ sd =   L s I sd +   L m   I rd                                ( 17 )       φ sq =   L s I sq +   L m   I rq                                ( 18 )       φ d =   L I d +   L m   I d                                ( 19 )       φ q =   L I q +   L m   I q                                ( 20 )       L s =   L is +   L m                                  ( 21 )       L =   L i +   L m                                  ( 22 )     W h e r e   V sd ,   V sq ,   a r e   t h e   s t a t o v o l t a ge s   i d   a n d   q   a x i s   r e s pe c t i v e l y   a nd   V rd ,   V rd   a r e   t h e   r o t o v o l t a ge s   i n   d   a n d   q   a xi s   r e s pe c t i v e l y ,   s ,   a r e   t h e   s t a t o r   a n r o t o r   r e s i s t a n c e   r e s pe c t i v e l y ,   L s , L   a r e   t h e   s t a t o r   a nd  r o t o r   i nduc t a n c e   r e s pe c t i v e l y ,   L is L i   a r e   t h e   s t a t o r   a nd  r o t o s e l f - i n duc t a n c e   r e s pe c t i v e l y ,     L m   i s   t h e   m ut ua l   i nduc t a n ce,   I sd I sq   a r e   t h e   s t a t o c u rr e nt s   i d   a n d   q   a x i s   r e s pe c t i v e l y   I rd I rq   a r e   t h e   r o t o r   c u rr e n t s   i d   a n d   q   a xi s   r e s pe c t i v e l y ,       a r e   t h e   s t a t o r   f l uxe s   i a n a xi s   r e s pe c t i v e l y   a n     a re   t h e   r o t o f l uxe s   i n   d   a nd  q   a x i s   r e s pe c t i v e l y .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S ci     IS S N :   2502 - 4752       E f f e c t   of   f e r r or e s onan c e   on   w i nd  t ur bi n e :   c om par i s on  of   A T P / E MT P   ( A j i b ol a   O .   A k i nr i nd e )   1585   T h e   t o r que ,   a c t i v e   pow e r   a n d   r e a c t i v e   po w e r   ge n e r a t e b y   t h e   ge n e ra t o c a b e   o b t a i n e us i n g   E qua t i o n   ( 23 ) ( 24 )   a n d   ( 25 ) :       T e =   1 . 5   N p L m L s ( I sq φ sd   I sd   φ sq )                                                                                                                                                                                                                             ( 23 )     W h e r e ,   N p   i s   t h e   n u m b e r   o f   po l e s   of   t h e   ge n e r a t o r .       P s =   3 2 ( V sq I sq +   V sd   I sd )                                ( 24 )       Q s =   3 2 ( V sq I sd   V sd   I sq )   ( 25 )     Tab l e   1   s h o w s   t h e   pa ra m e t e r s   o f   t h e   w i n t u r b i n e   D F IG   us e d   i b o t h   A T P   a n d   M A T L A B   m o de l .       T a b l e   1 .   P a ra m e t e r s   o f   D F IG   w i n t u r b i n e   P a ra m e t e r s   V a l ue s   (O hm )   M ut ua l   i n duc t a n c e   0. 8436   S t a t o r e s i s t a n c e   0. 0023   s t a t o i nduc t a n c e   0. 029   Ro t o r   r e s i s t a n c e   0. 0073   Ro t o r   i n d uc t a n c e   0. 033       T h e   g r i p a ra m e t e r s   us e i n   t h e   s i m u l a t i o n   i s   s h o w n   i n   T a b l e   2,   w h e r e   t h e   X / R   ra t i o   i s   a pp r o xi m a t e l y   6.   H ow e v e r ,   t h e   pa ra m e t e o f   t h e   f i l t e w a s   c a l c ul a t e b a s e o t h e   c u t - o ff   f r e que n c y   of   t h e   f i l t e w h i c i s   10%   of   t h e   c a rr i e r   f r e que n c y .   H e n c e ,   t h e   pa ra m e t e o f   t h e   f i l t e w a s   c a l c ul a t e d   b a s e o n   E qu a t i o n   ( 26 ) ;       f c =   R L                                                     ( 26 )       T a b l e   2 .   G ri p a ra m e t e r s   P a ra m e t e r s   V a l ue s     G r i v o l t a ge   33  kV   F a ul t   l e v e l   10  M V A   G r i r e s i s t a n c e   0. 2     G r i i n duc t a n c e   4. 26         4. 3 .   C o n v e r te r s   an d   Th e i r   C o n tr o l   T h e   b a c k - to - b a c c o n v e r t e i s   r e c t i f i e r   a n i n v e r t e r   c o nn e c t e t hr o ug h   a   D C   l i n k .   T h i s   s c h e m e   a l l o w s   c o n t r o l   o f   r e a c t i v e   po w e r   a t   t h e   g r i d .   T h e   r o t o r   s i de   c o n v e r t e r   (R S C)   c o n t r o l s   t h e   a c t i v e   a n d   r e a c t i v e   po w e r   de l i v e r e by   s t a t o by   e n s u r i n g   t h a t   i t   i s   n e e de a c c o r di n g   t o   t h e   m e c h a ni c a l   t o r que .   H ow e v e r ,   t h e   g ri d   s i de   c o n v e r t e r   (G S C)  c o nt r o l s   t h e   po w e r   de l i v e r e t o   t h e   g ri by   e n s u r i ng  t h e   v o l t a ge   a t   t h e   D C   l i nk  i s   c o n s t a n t .   T h e   c o n t r o l   s c h e m e   o f   bo t h   R S a n d   G S C   i s   s h o w n   i F i g u re   2.         k 1 = L s   T e N p   φ sd   L m                                                                                                                                   27       k 2 = 1 2   I sd   V sq                                                                                                                                         28       k 3 = S ω s ( σ I rd L r + φ sd L m L s )                                                                                                                                   29       k 4 = S ω s σ   L r I rq                                                                                                                                                                                30       σ = 1 L m 2 L r L s                                                                                                                                   31       W h e r e   σ   i s   t h e   d i s pe r s i o c o e ff i c i e n t   o f   t h e   ge n e ra t o r.          Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                IS S N :   2502 - 4752   In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i ,   V o l .   1 4 ,   N o .   3 J u n e   20 1 9   :     1 581     1 594   1586     F i gu r e   2 .   T h e   c o n t r o l   s c h e m e   o f   bo t R S a n d   G S C       4. 4 .   Tr an s fo r m e r   T h e   w i nd  t u r b i n e   t ra n s f o r m e i s   r a t e 0 . 69 / 33   kV ,   2 . M V A   w i t v e c t o r   c o n f i gura t i o o f   D Y 7.   A c c o r di n g   t o   [12 ] ,   s i m ul a t i o o f   e l e c t r i c a l   t ra n s i e n t s   w hi c ra n ge   i f r e que n c i e s   f r o m   dc   t o   s o m e   M H z   a r e   di v i de i n t o   t h e   f o ur   c a t e go r i e s   a s   s h o w n   i T a b l e   3.   T h e   a n a l y s i s   i n   t h i s   s t u dy   c o ul be   c a t e go r i z e u n de r   l o w   f r e que n c y   t ra n s i e n t ,   t hus   t ra n s f o r m e r   m o de l l i n w a s   do n e   a c c o r di ng  t o   t h e   s pe c i f i c a t i o n   o f   T a b l e   3.   N o n l i n e a ri t y   c h a ra c t e ri s t i c   o f   t h e   t ra n s f o r m e i s   i m po r t a n t   w h i l e   m o de l l i ng  f o r   t e m po r a r y   ov e r vo l t a ge ,   t h e   r e l a t i o n s h i p   b e t w e e n   f l ux  l i n k a ge   a n d   m a g n e t i z i ng  c u rr e n t   w hi c c a b e   c a l c ul a t e d   us i n g   E qua t i o n   ( 32 ) :       I   =   a λ +   b λ n                                                                                                                                                                                                                             ( 32 )     W h e r e   i s   t h e   m a g n e t i z i n g   c u rr e nt ,   a   a nd  b   a r e   t h e   c o n s t a nt   c o e ff i c i e n t   f o r   l i n e a a nd  s a t u ra t e r e g i o r e s pe c t i v e l y ,   λ   i s   t h e   f l ux  l i nka ge   a n d   n   i s   num b e o f   po l y n om i a l   de g r e e   o r de o f   t h e   s a t u ra t i o n.       T a b l e   3 .   C i g r e   s t a n d a r d   f o r   m o de l l i ng  t r a n s f o r m e r   a c c o r di n g   t o   f r e que n c y   r a n ge   [ 12 ]   P a ra m e t e r s   L o w   fre q u e n c y   T ra n s i e n t s   S l o w   f r o n t   T ra n s i e n t s     F a s t   f r o n t   t ra n s i e n t s   V e r y   f a s t   t ra n s i e n t s   S h o rt - c i r c u i t   i m p e d a n c e   V e r y   i m p o rt a n t   V e r y   i m p o rt a n t   Im p o r t a n t   N e g l i g i b l e   s a t u ra t i o n   V e r y   i m p o rt a n t   V e r y   i m p o rt a n t (1 )   N e g l i g i b l e   N e g l i g i b l e   Iro n   l o s s e s   Im p o r t a n t (2 )   Im p o r t a n t   N e g l i g i b l e   N e g l i g i b l e   E d d y   c u rr e n t   V e r y   i m p o rt a n t   Im p o r t a n t   N e g l i g i b l e   N e g l i g i b l e   Ca p a c i t i v e   C o u p l i n g   N e g l i g i b l e   Im p o r t a n t   V e r y   i m p o rt a n t   V e r y   i m p o rt a n t   (1 )   O n l y   fo t ra n s fo r m e e n e r g i z a t i o n   p h e n o m e n a ,   o t h e r w i s e   i m p o rt a n t   (2 )   O n l y   fo r e s o n a n c e   p h e n o m e n a       5.   M O D E L L I N G   D F I G   WI N D   TU R B I N C O N F I G U R A TI O N   O N   A TP / EM TP   O v e r v i e w   of   D F IG   w i nd   t u r b i n e   c o n f i gu r a t i o o A T P   i s   s h o w n   i F i gu r e   3 ,   w h i c p r e s e nt s :   s i m ul a t i o o f   t h e   w i n d   t u r b i n e ,   D F IG   ge n e r a t o r ,   b a c k - to - b a c c o n t r o l l e a nd   c o n t r o l ,   a nd   w i n d   t u r b i n e   t r a n s f o r m e r .     S t a t o r   s i d e c o n v e r t e r a b c to dq I rd I rq V sd I sq   + ω r *   + ω r +   PI +   - + + K 1 - - -   I d * I q * V d * V q * PI T e - + PI ʃ ω s l i p   +   - P W M dq to a b c V d i V q i Q s *   I Sd   V sq ᶿ s   d / dt ω s a b c to dq ω s l i p M P P T d / dt ᶿ r   ᶿ = R Ω / V ᶿ m V a b c I a b c I a b c V a b c a b c to dq P L L K 3 K 2 K 4   D FI G ᶿ s l i p   Q s   +   +   + Q r ef - + P W M a b c to dq P L L dq to a b c D ec o u p l i n g PI +   - + Q r ef / V gq + I gd I gq V gd ᶿ   - - +   I d * I q * V d * V q * PI V d i V q i V dc V dc * a b c to dq V gq G r i d   s i d e c o n v er t er   G RI D F i l t er V a b c I a b c V a b c Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S ci     IS S N :   2502 - 4752       E f f e c t   of   f e r r or e s onan c e   on   w i nd  t ur bi n e :   c om par i s on  of   A T P / E MT P   ( A j i b ol a   O .   A k i nr i nd e )   1587     F i gu r e   3 .   O v e r v i e w   of   A T P   m o de l   o f   D F IG   w i n c o n f i gu ra t i o n       5. 1 .   A TP   M o d e l   o Wi n d   Tu r b i n e   an d   G e n e r ato r   D F IG   i s   m o de l l e us i n g   U M t o o l   i n   A T P .   A c c o r di n t o   A T P   r ul e   b o o [13 ],   w h e m o de l l i ng  a   s i ngl e   m a s s   m o de l ,   t h e   m e c ha ni c a l   e l e m e n t s   a r e   r e p r e s e nt e b y   e qu i v a l e nt   e l e c t r i c a l   v a ri a b l e s   s uc h   t ha t ;   M o m e n t   o i n e rt i a   c o n s t a n t   w a s   r e p r e s e n t e b y   c a pa c i t a n c e ,   d a m pi ng  c o e ff i c i e n t   w a s   r e p r e s e n t e b y   c o n duc t a n c e ,   w hi l e   a e r o dy n a m i c   a nd   e l e c t r o m e c ha n i c a l   t o r que   we r e   r e p r e s e n t e a s   c urr e nt   s o ur c e   us i ng   (T y pe   60)   a nd   a ngul a r   v e l o c i t y   w a s   r e p r e s e n t e b y   v o l t a ge .   T hi s   i s   s h o w n   i F i gu r e   4.   W h e r e ,   R m   i s   s m a l l   t o r que   s e n s i n r e s i s t o r ,   R c   i s   l a rge   r e s i s t o r ,   R x   i s   t r a n s m i s s i o n   c a b l e ,   D m   i s   da m pi n c o e ff i c i e n t ,   J m   i s   t h e   c a p a c i t i v e   e l e m e n t   a n T m   i s   a   c urr e n t   s o ur c e .         G RID C u r r en t   s o u r c es R m U n i v er s a l M a c h i n e UM 4 R x R c D m J m T m     F i gu r e   4 .   E l e c t r i c a l   r e p r e s e n t a t i o o f   m e c h a n i c a l   e l e m e nt s   o w i n d   t u r b i n e   a n d   ge n e ra t o r       5. 2 .   A TP   M o d e l   o Bac k - to - B a c k   C o n v e r te r   an d   C o n tr o l   B a c t o   b a c c o n ve r t e r   w hi c i s   m a de   up   o f   s i pul s e   r e c t i f i e a n d   i n v e rt e c o nn e c t e t hr o ug h   D c a pa c i t o i s   m o de l l e by   t h e   us e   of   T A CS - c o n t r o l l e T Y P E   1 s w i t c h .   T h e   o pe ra t i o n   o f   t h e   s w i t c h   i s   s uc h   t ha t   i f   o n e   of   t h e   s w i t c h e s   o n   a   p ha s e   l e i s   o pe n e d,   t h e   o t h e r   m u s t   b e   c l os e a t   a l l   t i m e s .   T h e   l o gi c   t hr o ugh  w h i c h   t h e   s w i t c h e s   o pe ra t e   de pe n ds   o o ut put   s i g na l   a f t e t h e   c o m pa r i s o o f   t h e   o ut put   v o l t a ge s   o f   t h e   ge n e r a t o a n d   t h e   m o dul a t i ng  s i g n a l   o f   pul s e   w i dt m o dul a t i o n   (P W M ).   P W M   c o n t r o l s   t h e   o ut put   v o l t a ge   f o r   t h e   c o n v e r t e r s   by   pr o pa ga t i n g   a   s a w t o o t s i g na l   w hi c s w i t c h e s   o ff   t o   di s a l l o w   pa s s a ge   o f   hi g f r e que n c y   vo l t a ge   o ut pu t .   P W M   w a s   do n e   us i n g   M O D E L ,   w h e r e   t h e   c a rri e r   f r e que n c y   i s   2   kH z .   XX 0 0 2 2 IM M U P W M 3 - p h M O D E L d e f a u l t M O D E L d e f a u l t M O D E L d e f a u l t G R O U P g r o u p d e f M O D E L d e f a u l t M O D E L d e f a u l t M O D E L d e f a u l t + V V V G R O U P g r o u p d e f T T T I I T B C T Y w i n d   m o d e l M O D E L w i n d I V Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                IS S N :   2502 - 4752   In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i ,   V o l .   1 4 ,   N o .   3 J u n e   20 1 9   :     1 581     1 594   1588   5. 3 .   A TP   M o d e l   o Tr an s fo r m e r   A T P   ha s   t hr e e   m o de l   t y pe s   fo r   t r a n s f o r m e r ;   s a t u ra b l e   t ra n s f o r m e c o m po n e nt   (S T C)   m o de l ,   B CT R A N   m o de l   a nd   H y b r i d   m o de l .   T h e   B CT R A N   m o de l   i s   us e t o   p r e s e n t   t h e   t ra n s f o r m e r .   T h e   m o de l   c a b e   c o m put e b y   c o n s i de r i n g   s t e a dy   s t a t e   s i n g l e   p h a s e   m ul t i - w i n di ng  t r a n s f o r m e r   i a   m a t ri f o r m   a s   s h o w n   i E qua t i o n   ( 33 ) .       [ ] =   [ ]   [ ]                                                     ( 33 )     T h e   i m pe da n c e   Z   i E qu a t i o 33 ,   i s   t h e   b o t t h e   s e l f - i m pe da n c e   of   a   p ha s e   a n d   t h e   m ut u a l   i m pe da n c e   o f   p h a s e s .   H ow e ve r ,   f o r   a   t ra n s i e n t   s t udy ,   E q ua t i o ( 33 )   w o ul c ha n ge   t o   ( 34 ) :       [ ] =   [ ]   [ ] + [   ]   [ ]                                                     ( 34 )     W h e r e ,   R   a nd  L   a r e   t h e   r e a l   a n d   i m a g i n a r y   c o m po n e n t s   o f   t he   i m pe da n c e .     B CT R A N   m o de l   c a c o m put e   t h e   c o r e   s a t u ra t i o o f   a   t ra n s f o r m e b ut   c a nn o t   r e p r e s e nt   i t .   H e n c e ,   a n   e xt e rn a l   n o n l i n e a i n d uc t a n c e   c a b e   c o n n e c t e a t   t h e   t ra n s f orm e r   t e rm i na l   a s   s h o w n   i F i gu r e   5.   In  o r de r   t o   us e   t h i s   m o de l ,   o pe n   a n s h o r t   c i r c u i t   t e s t   d a t a   o f   t he   t r a n s f o r m e r   i s   n e e de d.   T h e   pa ra m e t e r s   of   t h e   w i n d   t u r b i n e   t r a n s f o r m e us e f o r   t hi s   m o de l   i s   s h o w n   i n   T a b l e   4   a s   f o un i [1 4 ].   T h e   R M S   v o l t a ge   v e r s us   c u rr e nt   da t a   w a s   c o n v e r t e t o   r e s ul t a n t   λ -   I   d a t a   b y   t h e   B CT R A N   s uppo r t i ng  r o ut i n e   a nd   c u r v e   f i t t i n g   w a s   do n e   t o   i m p r o v e   t h e   s a t u ra t i o c u r v e   a s   s h o w n   i F i gu r e   6.   T h e   c o r e   s a t u r a t i o c h a ra c t e ri s t i c   i s   i m pl e m e n t e us i n ps e udo - n o n l i n e a r   h y s t e r e s t i c   i n duc t o r   T Y P E   96  o f   A T P   a n d   i t   w a s   pl a c e a t   t h e   l o w   v o l t a ge   t e rm i na l   o f   t h e   t ra n s f o r m e r.             F i gu r e   5 .   S c h e m a t i c   d i a g r a m   o f   B CT R A N   M o de l   of   t w o   w i n di n gs   t r a n s f o r m e w i t h   e xt e rna l   n o n - l i n e a r e p r e s e n t i n g   t h e   c o r e   [ 9]       F i gu r e   6 .   T h e   n o nl i n e a r i t y   c h a r a c t e r i s t i c   c u r v e   of   t h e   w i n d   t u r b i n e   t ra n s f o r m e r .       T a b l e   4 .   T h e   t e s t   r e po r t   o f   w i n t u r b i n e   t ra n s f o r m e D Y 7   T e s t                 V o l t a g e   ( % )                 Cu rre n t   (% )     P o w e r   l o s s   (k w )   O p e n   c i rc u i t   t e s t   @   L V   w i n d i n g   90   0 . 4 3   3 . 7   100   0 . 9   5 . 5   110   1 . 3 5 2   8 . 1               I m p e d a n c e   ( % )        P o w e r   ( M V A                   P o w e r   l o s s   (k w )                             S h o r t   c i r c u i t   t e s t   8 . 3   2 . 5   21   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S ci     IS S N :   2502 - 4752       E f f e c t   of   f e r r or e s onan c e   on   w i nd  t ur bi n e :   c om par i s on  of   A T P / E MT P   ( A j i b ol a   O .   A k i nr i nd e )   1589   6.     R ES U LTS   O N   A TP   6. 1 .     S i m u l ati o n   o F e r r o r e s o n an c e   o n   A TP / E M TP   S i m ul a t i o n   t i m e   s t e o f   µ s   a nd  s a m pl e   t i m e   3   s   w e r e   c h o s e n   f o r   t h e   s i m u l a t i o n .   F i gu r e   s h o w s   t h e   o ut put   v o l t a ge   d u r i ng  n o r m a l   o pe r a t i o n   o f   D F IG   w i n d   f a r m .   S i m i l a t o   [2] ,   t w o   s w i t c h i n g   e v e n t s   l e a di ng  t o   f e r r o r e s o n a n c e   w e r e   c o n s i de r e d;   N u i s a n c e   o pe r a t i o n   o f   t h e   c i r c ui t   b r e a ke du ri n g   o pe n i ng  a n d   c l o s i n g .           F i gu r e   7 .   O u t put   v o l t a ge   o f   D F IG   du r i n g   n o r m a l   o pe r a t i o o A T P       6. 2 .   N u i s an c e   O p e r at i o n   o th e   Br e ak e r   D u r i n O p e n i n an d   C l o s i n o n   A TP   T h e   c i r c ui t   b r e a ke r   c o nn e c t i n g   t h e   s e c o n da r y   s i de   of   t h e   t ra n s f o r m e r   w a s   c o n s i de r e i n   t h i s   s i m u l a t i o n.   E i t h e r   d u r i ng  t h e   o pe n i ng  o r   c l o s i n o pe r a t i o n   o f   t h e   b r e a ke r ,   a l l   t h e   t hr e e   po l e s   a r e   e xpe c t e t o   o pe r a t e ,   b ut   i a   s i t u a t i o w h e r e   o n e   o t w o   po l e (s ge t   s t uc k   du ri n g   t h e   p r o c e s s ,   t h i s   c o ul l e a d   t o   f e rr o r e s o na n c e .   F i gu r e   8a   s h o w s   r e s ul t i n g   f e rr o r e s o n a n c e   due   t o   o n e   s t uc po l e   r e s pe c t i v e l y   dur i n g   o pe ni n g ,   a nd   F i gu r e   8b   s h o w s   f e r r o r e s o n a n c e   du ri n c l o s i n o pe ra t i o n.   O v e r v o l t a ge   o f   4. 22  P . U .   a nd  3 . 77   P . U .   w a s   e xpe r i e n c e du r i ng  o pe n i n g   a nd   c l o s i n g   e v e n t   r e s pe c t i v e l y .   I b o t c a s e s ,   t h e   o v e r vo l t a ge   w a s   hi g h e t ha t h e   po w e r   f r e que n c y   w i t h s t a n v o l t a ge   o f   t h e   e qui pm e n t   a c c o r di n t o   [15 a n d   c o ul b e   da n ge r o us   f o r   t h e   e qui pm e nt   due   t o   t h e   unda m pe na t u r e   o f   t h e   o v e r vo l t a ge .           F i gu r e   8 .   ( a ) .   O u t put   v o l t a ge   due   t o   a   s t uc po l e   d u ri n g   o pe n i n g   o f   c i r c ui t   b r e a ke o A T P   a n d   (b ).   O ut pu t   vo l t a ge   due   t o   a   s t uc po l e   d u r i n g   c l o s i ng  o f   c i r c ui t   b r e a ke o n   A T P         6. 3 .     C h ar a c te r i z ati o n   o F e r r o s o n an c e   o n   A TP / EM TP   F a s t   F o u r i e r   T r a n s f o r m   (F F T a na l y s i s   w a s   pe r f o r m e t o   c h a ra c t e ri z e   t h e   s pe c t r um   o f   t h e   ha r m o n i c s .   Cha ra c t e ri z a t i o n   i s   n e e de i n   o rde t o   de t e rm i n e   t h e   t y pe   of   f e rr o r e s o n a n c e   e xi s t i n g   i t h e   s y s t e m .   F F T   a na l y s i s   e xi s t s   a s   po s t - p r o c e s s o r   t o o l   o A T P ,   t hus   F F T   w a s   do n e   f o r   t h e   w a v e fo r m   b e t w e e n   0 . 8   s   a n d   1 . 5   s   a nd  r e s ul t s   a r e   s h o w n   i n   F i gu r e   9 a   a n d   9b   f o r   t h e   o pe ni n a n d   c l o s i ng  f e rr o r e s o n a n t   e v e n t .   I n   b o t c a s e s ,   1 st ,   18 th   a n d   20 t h   ha r m o n i c   f r e que n c i e s   a r e   v e r y   pr o m i n e n t   i t h e   s pe c t r u m .   C ha o t i c   o r   q ua s i - pe ri o di c   m o de   f e r r o r e s o na n c e   m a y     b   a   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                IS S N :   2502 - 4752   In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i ,   V o l .   1 4 ,   N o .   3 J u n e   20 1 9   :     1 581     1 594   1590   e xi s t   i t h e   s y s t e m   due   t o   n o n - pe r i o di c   f r e que n c y   t h a t   i s   c o n t i n uo us .   H e n c e ,   f ur t h e a na l y s i s   i s   n e e de t o   b e t t e r   c h a ra c t e ri z e   t h e   f e rr o r e s o n a n c e .           F i gu r e   9 .   ( a )   F F T   a n a l y s i s   of   fe r r o r e s o n a n t   w a v e fo r m   du ri n g   o pe n i n o n   A T P   a n d   (b F F T   a na l y s i s   of   f e r r o r e s o n a nt   w a v e fo r m   d u r i n g   c l o s i n o n   A T P       7.   M o d e l l i n g   D F I G   Wi n d   Tu r b i n e   o n   S i m u l i n k / M at l ab   T h e   m o de l   o f   D F IG   w i n t u r b i n e   c o n f i gura t i o n   i m p l e m e n t e o n   s i m u l i nk  i s   s h o w n   i n   F i g u r e   10.   M o s t   of   t h e   c o m po n e nt s   e xi s t   a s   p r e s e t   b l o c ks   i n   t h e   s i m ul i n l i b ra r y .   It   e n t a i l s   m o de l l i ng  o f   D F IG   w i n d   t u r b i n e   a nd  ge n e ra t o r ,   c o n v e r t e r s   a nd  t h e i c o n t r o l   a n d   t hr e e   p ha s e ,   t hr e e   w i n di n g   t ra n s f o r m e r s .         F i gu r e   10 .   O v e r v i e w   of   D F IG   w i n t u r b i n e   c o n f i gu r a t i o o S i m ul i n k / M A T L A B                     a   b   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.