T EL K O M N I K A   I ndone s i a J ourna l   of   E l e c t ri c a l   E n gi ne e ri ng   Vo l . 1 2 ,   N o . 1 ,   J an uar y   2 01 4 ,   p p .   80  ~   8 8   D O I :   ht t p: / / dx . doi . or g/ 10. 1 1 591/ t el k om ni k a. v 12i 1. 33 57                   80       R e c ei v ed  M ay   23 ,   201 3 ;   R ev i s ed  A ug  8 ,   201 3 ;   A c c ept ed  A ug  26,   2 013   Mo d e l i n g  a n d  Si m u l a ti o n  o f Pu m p  Sto r a g e  B a s e d   o n   I n d i re c t F i e l d  O ri e n te d  C o n tro l       O t h m an   H as san   A b d al l a * a ,   M i n xi ao   H an b   S c hoo l  of  E l ec t r i c al  a nd E l ec t r oni c s  E n gi n eer i ng     N o rt h  C h i n a  El e ct ri c Po w e r U n i ve rsi t y ,  B e i jin g ,  Ch in a   * C or r es po ndi n g aut hor ,   e - ma i l :  ot hm an3 13@ gm ai l . c om a ,   hanm i n x i ao @ 26 3 . net b       A b st r a ct   T hi s  pap er   der i v ed t h e m at h em at i c a l  m od e l   of  i ndi r ec t  f i el d or i e nt ed c on t r ol  ( I F O C )  appl i e d i n   pu m p s t or age  t o obt ai n   t he v ar i ab l s pee d.   T he   t w o i de nt i c a l  s ev en l ev e l   H -   br i dg e m ul t i l ev e l   c onv er t er s   c o n nec t ed  i c as c ade   h av b een   us ed  t gen er at 6K V   on  t h r ot or   s i de.   T he  i n put   of   po w er   c el l  of  H - br i dg e c as c ad ed  m ul t i l ev el  c o nv e r t er  f ed f r om  a phas e - s hi f t  t r ans f or m er   t r educ e t he t ot a l   har m o ni c   d i s t o r t i on  of   r ot or   c ur r ent s .   T he s l i p ang l e of  dou bl y   f e as y nc hr o nous   i n duc t i o n m ac hi ne   is   c al c ul at ed  by   u s i ng  t he  s t at or   f l ux   of   i ndi r ec t   f i el or i e nt ed  c o nt r ol   ( I F O C ) .   T he  s l i ang l c al c ul at ed  i s   us ed   t o c ont r ol  of  v a r i abl e s pe ed of  t he pu m p s t or age b as e d on  m ac hi ne par a m et er s .       K eyw o r d s :   v a r i abl s pe ed  p um s t or ag e,   H -   B r i dge  c as c ade m ul t i l ev el   c onv er t er ,   F O C ,   D F ASP SU m u l t i l ev el  c o nv er t er           C o p y r i g h t   ©  201 4   I n st i t u t e o f  A d van ced  E n g i n eer i n g  an d  S ci en ce A ll  r ight s   r eser ve d .       1 .   I nt roduc t i on   I n r ec ent  y ea r s ,  t he v ar i ab l e - s pee d pu m p s t o r age t ec h ni qu e ha s  been a  goo d w ay  t hoar d l a r ge  am ount s  of  el ec t r i c al   e ner gy .   I n ad di t i on,  i t  us ed t o pr og r es s  t ow ar d s  t he   c ont r ol l abi l i t y ,   gr i bal a nc i n g,   i nc r e as e ner gy   ef f i c i e n c y   and  s t a bi l i t y   of   pow er   ne t w or k s .       P um p s t o r ag e i s  di v i ded  i nt o t hr ee t y pes :  ( 1)  s ep ar at e t ur bi ne  and pum p,  ( 2)  f i x ed   s pe ed p um t ur bi ne, ( 3)  v a r i abl e - s pee d pum t u r bi n e .    S i nc e t h ni net i e s  of  t h e l as t   c e nt ur y  t o   now  t he v a r i abl e - s p eed p um t ur bi ne al s o c al l e d r ev er s i bl e p u m p t ur bi n e m ac hi ne i s   us e d i n   s om c o unt r i es  s uc h a s  J apan a nd G e r m any   [ 1 ,  2 ] .   T hi s  c onf i gu r at i on c on s i s t s   of   t w o w at er   r es er v oi r s  an d r ev e r s i bl pum p - t ur bi ne .  T he m a c hi n e m u s t  ope r at e as  a g en er at o r  i n t u r b i ne  m ode an d a s  a m ot or  by  c ha n gi ng t h e di r e c t i on of  r ot at i on w h e n t he s y s t em  i s  oper at ed i n   pum pi n m od e.   T a c hi ev e  v ar i abl e   s pe ed  of  pum p  s t or a ge dou b l y   f ed  adj us t abl e s p eed  pum pe d   s t or a ge uni t  ( D F A S P S U ) ,  t he r ot or  w i ndi ng of  doubl y  f ed m ac hi ne c o nn ec t ed t o po w e r   el ec t r oni c s   c o nv er t er   a nd  t he  s t at o r   c on nec t e t t he  gr i d.   U t no w   t h pow er   el ec t r oni c s   c o nv er t er   us ed  i pu m i s   di v i de d   i nt f our   t y pe s :   ( A C - A C )  c y c l o c on v er t er ,  t w o l e v el s  ba c k  t bac k  ( A C - D C - A C )   c o nv er t er ,  t hr ee l ev e l s  ba c k  t o b a c k   ( AC - D C - A C )  c onv e r t er  an H - br i dge c a s c ad ed m ul t i l ev el  c o nv er t er   [ 3 ] .   S om e  of  t hes e po w e r   el ec t r oni c s   c onv er t e r s   ar e   appl i c at i on  i pum s t o r a ge  s t at i o ns   i n   s om c o unt r i es .   T he   H - br i dge   c a s c ade m u l t i l ev el   c o nv er t er   i s   a   ne w   t ec h nol o gy   un der   s t u dy   u s e i pum s t o r age   s t at i on;   i t   has  s om f e a t ur e s  t o u s e  i n hi gh po w er  ap pl i c at i on   [ 4 ,  5 ] .  T he c ont r ol   s t r at eg y  us ed i n   [ 4 ]   i s   open  l o op  c o nt r ol   ( p ha s s hi f t ed  m odul a t i on) .   F i el o r i ent ed   c ont r ol   ( F O C )   al s c al l ed  v ec t or   c ont r ol   i s   c o nt r ol   t e c hni qu es   u s e d   i t he  hi gh - po w er   m edi um   v ol t ag dr i v e.   I t   h as   num be r   of   f eat ur e s ,   i nc l udi ng:   ( 1 )   c a be  de s i gn  i t   i n   r eal  t i m e by   us i n g di gi t al   pr o c e s s or s ,  ( 2)  of f e r  ex c e l l ent  dy nam i c  r eal i z at i o n,   and  ( 3 )  r edu c m ot or   s i z e   [ 6] .   A l t hough  [ 7 ]   has   an al y z e d   and   s t u di ed   t he  m at he m a t i c al   dy n am i c   m odel   of   D F A S P S U ,   b us i ng r ot or  f l ux  f i el d or i ent  c ont r ol  t ec hni qu e d epen ded on  ( A C - A C )  c y c l oc o nv er t e r .   T he  r es ul t s   c o m p ar ed   w i t h   t he   O h k a w a c hi   pow er   s t at i on   i J apa n.   F i el o r i ent e c ont r ol   i s   us ed   t o   pr op os e a r o t or  s p eed f or  i nduc t i o n m ac hi ne ba s e d on a m od el  r ef er en c ada pt i v e s y s t em   ( M R AS)   [ 8] .   I t hi s   p ape r ,   t he  m at h em at i c al   m odel   of   v ar i abl e - s p eed  p um s t or ag i s   de r i v ed  u s i ng  s t at or  f l ux  i n di r e c t  f i el d or i ent ed  c ont r o l  ( I F O C )  de p end s  on t he  H - b r i d ge c as c ad ed m ul t i l e v el   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
    I SSN :   2 3 0 2 - 4 046   T EL K O M N I K A   T E L K O M NI K A   Vo l .   1 2 ,   N o .   1,   J anua r y   2014 :     xxx    xx x   81   c onv e r t er .   Th i s   m o del   u s ed   t o   o bt ai n   t h e   v ar i abl e   s peed   of   p u mp   s t or a ge ,   t h e s l i p an gl e f or   i ndi r e c t  f i el or i ent e d c ont r ol  i s  o bt ai ne d f r om  t he m eas ur e d r ot o r  s pee d an d c al c ul at ed s t at or   f l ux   angl e   ba s ed   on   m a c hi ne   p ar a m et er s . P S I M   s of t w ar pr ogr am   i s   u s e t bui l t he  m odel   a nd   s at i s f i e t he  s i m ul at i on.           2.   R ese ar ch   M et h o d   2. 1 .   A na l y s i s   of   V e c t or  C ont rol   I n   [ 6 ]   and  [ 9 ]   F O C   and   i t s   appl i c at i on  i n   an  i n du c t i on   m ac hi ne  hav bee di s c u s s ed.   I t   c on s i s t s   of   c o nt r ol l i ng  t he   ac   v ol t age   a nd   c ur r ent   r epr e s ent e by   v ec t or .   T hi s   c o nt r ol   ba s ed  o n   t he  t r ans f o r m at i on f r om   s t at i onar y   f r am of   t he  i nduc t i on  m ac hi ne  t o t he  s y nc h r o nou s   f r a m e   s i m i l ar   t t hat   of   D C   m ac hi ne  c o nt r ol .   T hi s   pap er  f oc u s e s  o I F O C   appl i c at i on i n v a r i abl e - s pee d p um p s t o r ag e ba s ed  H - br i dg c a s c a ded  m ul t i l ev e l  c o nv er t e r  t o  obt ai n  t he   v ar i abl s pe e d of  t h e p um p s t o r a ge.   FO C   t heor y  dep en ds  on t he  c onv er s i on of  a s t at i onar y  f r am e t o   s y nc h r on ou s  f r am e of  phy s i c al   quant i t i e s   s u c a s   c u r r ent ,   v ol t age,   m agnet i c   f l ux   an t r ans f e r   of       ac   qua nt i t i es   t dc   quant i t i es   i s y nc hr o n ous   f r am e   c o rr es pon di ng   t o   t h e   ac   f r eq ue nc y .   D y nam i c   m o del   of   t he  i nduc t i on  m a c hi ne  i s   di v i ded  i nt t w t y pes :   s pa c v ec t or   and  dq   a x i s  mo d e l .   B ot h m odel s  ar e   ev e nl y  v al i d f or  t he  anal y s i s  of  t r an s i ent  a nd s t e ady - s t at per f o r m an c of   t he  i nduc t i on  m ac hi ne.   T he s t at o r  a n d r ot o r  v ol t age of  s y m m et r i c al  t h r ee  pha s e i nd uc t i on m ac hi ne i n s pa c v ec t or   m o del   [ 6 ]   ar gi v en  by     ss s s ss d v Ri j dt λ ωλ = ++     ( 1)       ( ) rr s r r sr d v R i j dt λ ω ω λ = + +     ( 2)     w he r s v i s  t he   s t at or  v ol t a ge  v ec t or , s i i s   t he  s t at or  c ur r en t  v ec t or , r v t he r ot or  v ol t ag v ec t or ,   r i t he  r ot or   c ur r ent , s R t he  s t at or   r es i s t an c e,   r R t he  r ot o r   r e s i s t anc e, s λ  i s   t he  s t at or   f l ux   l i nk age   v ec t or , r λ  i s  t he r ot or  f l ux  l i nk a ge v ec t o r , s ω   i s  t he s y nc hr ono us  f r e quen c y  of  s t at i onar y   r ef er en c f r a m and r ω t he  r o t or   f r equ en c y   of   s t at i onar y   r ef er en c f r a m e.   F lu x   l i nk ag equat i o ns     ss r sm L i L i λ = +    ( 3)     rr s rm Li L i λ = +    ( 4)   w h e re s l s m LL L = + i s   t he  s t at or   s el f   i nd u c t an c e, r l r m LL L = + i s   t he  r ot or   s el f   i nd uc t an c ;   m L i s  t he m agn et i z i ng  i ndu c t anc e;  and l s L an l r L ar e t he  s t at or  a nd  r ot or  l e ak age i ndu c t an c e s   r e sp e c ti ve l y.     T he dq m od el  of  i nduc t i o n m ac hi ne c an be obt ai n ed us i n g t hr e e - ph as e c i r c ui t  t heor y   and  t h en  t r an s f or m ed  i nt t he  t w o   ph as f r am e.   T h s pa c e   v ec t o r s   of   i ndu c t i on   m a c hi ne   m o del   i nt and  a x i s   c om p one nt s   gi v en  by :     ;; s ss ds qs ds qs ds qs v v jv i i ji j λ λ λ = += + = +    ( 5)     ; ; r rr dr qr dr qr dr qr v v jv i i ji j λλ λ = + = + = +    ( 6 )     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I SSN :   2 3 0 2 - 4 046                                  M odel i n and   S i m ul at i on  of   P um S t or age  B as ed  o I ndi r e c t   F i el O r i ent e . . .   ( O t hm an  H   A )   82   T he dq e quat i ons   c an b e obt ai ne d by  s ubs t i t ut i ng  ( 5 )  and ( 6 )  i ( 1)  t o ( 4 ) ,  t he dq ax i s  v ol t a ge   equat i o ns   c al c ul at e by :     ; ds s ds ds s qs qs s qs qs s ds d d v Ri v Ri dt dt λ ωλ λ ωλ = +− = ++   ( 7)     ( ) ( ) ; dr r dr dr s r qr qr r qr qr s r dr dd v R i v R i dt dt λ ω ω λ λ ω ωλ = +− = ++   ( 8)     2 . 2 .   M ode l   o V ar i ab l S pe e P um S t ora ge   T he  f i el or i e nt ed  c ont r ol   c an  be  gen er a l l y   c l as s i f i ed  i nt t w t y pe s ;   di r e c t   f i el o r i ent e d   c ont r ol  an d i ndi r e c t  o r i ent ed c ont r ol   [ 6 ,  1 0 ] .  T he t y pes   of  f i el d or i ent at i o n di v i ded i nt o t hr ee  t y pes ;   s t at or   f l ux ,   r ot or   f l ux ,   and  ai r - ga f l ux   [ 1 1 ] .   I n  t hi s  pa per ,  t he s t at o r  of  t he w o und  r ot or  i nd uc t i o n  m ac hi ne i s   di r e c t l y  c on n ec t ed t o   t he  g r i d,   a nd  i t s   v ol t age   an f r e que nc y   c an  b c on s i d er ed   c on s t ant   und er   t he  no r m al   ope r at i n g   c on di t i on s .   I t   i s ,   t her ef o r e,   c on s o nant   w it h   us e   s t a t o r   v ol t age   or i e nt ed   c o nt r ol   (S V O C )   f o r  bui l t he m od el .   T he  s t at or  v ol t age o r i ent ed c ont r ol  i s  ac hi ev ed b y  al i gni ng t h e d - ax i s   of  t he   s y nc hr o nou s   r ef er en c f r a m w i t t he  s t at or   v ol t age  v ec t or   v s .   t he   r es ul t a nt   d -   and  q - ax i s   s t at or   v ol t ages   a r e     0; qs ds s v vv = =   ( 9 )     B as ed   o n t he m eas u r ed  r o t or  c u r r e nt  v ar i abl e a nd t he m ac hi ne m odel ,  t he s t at or  f l ux   m et hod c al c u l at es  ( 1)   t he s t i an gl sl θ   f or  f i el d o r i e nt a t i on,  ( 2)  t he f l ux  pr o du c i ng  c u r r e nt   d r i , ( 3)   t he  el e c t r om agn et i c   t or que  e T or   t he  t or que  p r od uc i ng  c u r r ent   q r i   and  ( 4 )   t he  s t a t or   s pe ed s ω .     F or   i ndi r ec t   f i el d - o r i e nt ed  c ont r ol   s c he m es   t h an gl bet w e en  t h s t at or   v ol t a ge   v ec t or   an t he   r ot or   i s   t he  s l i angl e,   c al c ul at ed  by     sl s r θ θθ =   (1 0 )     or       ( ) sl s r dt θ ωω =   (1 1 )       T he  s t at or   c u r r e nt     r s m s s Li i L λ =   (1 2 )     i nt ( 1 )   y i e ld s   ( ) s s sr s s ms s R d v Li j L dt λ ωλ λ = −+ +      (1 3 )     f r om   w hi c h     1 rs r s s s m d j v Li dt τ ωλ τ   ++ = +        (1 4 )   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
    I SSN :   2 3 0 2 - 4 046   T EL K O M N I K A   T E L K O M NI K A   Vo l .   1 2 ,   N o .   1,   J anua r y   2014 :     xxx    xx x   83     Wh e re s τ   i s   t he  s t at or   t i m c o ns t ant ,   c al c ul at ed  by     s s s L R τ =   (1 5 )     R e s ol v i ng ( 1 4 )  i nt o t he  dq - ax i s  c om pone nt s  a c c or di n g t o ( 9 )  and  ( ) 0& qs ds s j λ λλ = =   obt ai ne d     1 s s s s m dr d v Li dt λ ττ  += +     ( 16 )     s s s m qr Li ω λ τ =   ( 17 )     f r om   w hi c h     m s qr ss L i ω τλ =   ( 18 )     F i gur e 1   s h o w s  t he bl oc k  di ag r am   of  i ndi r e c t  f i el or i ent e c ont r ol   w i t s t a t o r   f l ux  of  v ar i abl e   s pe ed  pum s t or a ge.   F r o ( 16 )   dur i ng  ope r at i on  * s λ i ke p t   co n st a n t   * 0 s d dt λ =   t her ef or e,   * dr i c an  b w r i t t e as :     * * s ds s dr m v i L λτ =   ( 19 )   Ac c o r d i n g  t o  [ 1 0 ]  t he el e c t r om agn et i c  t or qu e c an  be ex p r e s s   a s  a f u nc t i o n o f  r o t or   c ur r e nt   and  s t at or   f l ux   l i nk a ges   :     ( ) e T qr ds dr qs TK i i λλ = −+   (2 0 )     w h e re   3 2 m T s P L K L = .     Wri t i n g  (2 0 )  i nt o dq - ax i s  c om p one nt s  and t ak i ng  i nt o ac c ou n t  t he s t at or   f l ux  or i ent at i on   ( ) 0, qs ds s j λ λλ = =       * * * 1 qr e Ts i T K λ =   (2 1 )     A c c o r di ng  t o   [ 7 ]   t he  pow e r   of   gener at or   and  m ot o r   c al c ul at e by     G e ne r at or T J P P P =   (2 2 )     M ot or P J P P P = +   (2 3 )     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I SSN :   2 3 0 2 - 4 046                                  M odel i n and   S i m ul at i on  of   P um S t or age  B as ed  o I ndi r e c t   F i el O r i ent e . . .   ( O t hm an  H   A )   84   w he r G e ne r at or P i s  t h e  po w er  out p u t  of  gene r at o r ,   M ot or P i s  t h e p ow er  i n put  of  m ot or , T P i s  t he  pow er   out p ut   of   t ur bi ne,   P P i s   t he  po w er   i nput   of   pum p,   and  J P i s   t he  el ec t r i c al   po w e r   of   r ot or .         r ω * qr i + + λ * s s ω qr i , vv as bs Grid sl θ dr i abc / dq H - Bridge  csacaded  Multilevel  Converter PWM dq / abc PI PI * dr v * qr v sl θ r ω Integrator sl ω 1 m L 1 K T + s m L τ ds v % * Τ e * dr i * m ss L τλ + P has e - s hif t   T r ans f or m er Calculator ds v ( ) 0 qs v = ds v ,, ar b r cr ii i     F i gur 1 .   I ndi r ec t   f i el o r i e nt ed  c o nt r ol   w i t s t at o r   f l ux   or i ent at i on       2 . 3 .   H - B ri dg e   C a s c a de M ul t i l e v e l   C onv e rt e r   Th e   c o nf i gu r a t i on of  H - b r i d ge c a s c ad ed  m ul t i l ev el  c o nv er t er  u s e d  t o c ont r ol  t h e r ot or   s i de i s  s ho w n i F i gu r e 2 ,  w h e re   t w o  i dent i c al   uni t s  of  t he s ev en l ev el  C H B  c onv e r t er s  ar c on ne c t ed i n  c a s c ade.   E ac po w er   c el l  pr o du c ed  a 590 V .  T hi s  t op ol ogy   c on s i s t s  of   C H B   c onv e r t er s   an pha s s hi f t   t r ans f o r m e r .   T he  m ai pur pos es   of   t he  s hi f t   pha s t r ans f o r m e r   ar e:   i s ol at e pow er   s u ppl i e s   f o r   t he  pow er   c el l s ,   i m pr ov t he  T H D   of   t h l i ne  c u r r e nt   and  s ep ar at i on   b et w e en  t h ut i l i t y   and  t he   c o nv er t e r   f o r   c o m m on   m o de  v ol t ag m i t i gat i on.   A c c or d i n t o   [ 4 ] ,   t he  pha s - s hi f t  t r ans f o r m e r  c onn ec t i o n,   m odul at i o n  t ec hni q ue s  and adv ant age s  of  H - b r i dge  c a s c ade d m ul t i l ev el  c onv er t er   ha s  be en di s c u s s e d .   T he   i n - p h as e di s p os i t i on   pul s e w i dt h   m odul a at i on   ( I PD  PW M )   as   s ho w ha s  be en d es i g ned t o g ene r at e s w i t c hi ng  s i gn al s  f o r  f ul l   br i dg e i nv er t er  s i d e .   A l t h ough [ 1 2 ]  ha s  anal y z ed  and us ed t h e c ar r i e r  ph as s hi f t  S P W M   t ec hn ol ogy  t o gen er at e t he pl u s e s   of  H - br i d ge  c a s c ade d m ul t i l ev el  i n v er t e r  s i de.   T he a ngl bet w e en  any   pha s e s   of   ph as e  s hi f t  t r an s f or m er   i 20 o   f or   any  t w o  i dent i c al   s ev en   l ev el s   of   t he  H - b r i d ge c a s c ad ed c o nv e r t er .   T h e s e c on dar y  w i n di ng  of  t he s hi f t  phas e  t r ans f o r m e r  i s   c on ne c t ed  t r ec t i f i er   s i d of   po w e r   c el l .   I t   i s   c on n ec t e d w i t c o ns t r uc t i o n   ( ) 2 2 11 −∆ / ,/ ,/ ,/ ,/ YZ YZ Y YZ YZ   . T he  pul s e s   of  t hi s   m odel   a r e   30   di ode   r e c t i f i e r s .           3.   R esu l t s   a n d   D i scu ssi o n   T he  P S I M   s of t w ar e   i s   us ed   t bui l and   s i m ul at e   t he  ov er al l   s y s t e m .   T he  p ar a m et er s   of   i ndu c t i on  m a c hi n a s   s h o w i T a bl I .   B as ed  o t h de r i v at i on  o bt ai ned   f r om   s e c t i on  ( 2. 2 ) ,   t h e   i n d i r e c t  s t a t o r - f l ux  f i el d o r i ent at i on   of   t he s i m ul at i o n of  an  ov er al l   s y s t em   depe nd s  on  t he   m ac hi ne  pa r a m et er ' s   v al ue s ,     and     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
    I SSN :   2 3 0 2 - 4 046   T EL K O M N I K A   T E L K O M NI K A   Vo l .   1 2 ,   N o .   1,   J anua r y   2014 :     xxx    xx x   85         ( a )   C ir c u it   d i a g r a m       ( b )   P o we Ce l l   F i gur 2 .   C on f i gur at i on  of   6 K V   w i t t w i dent i c al   7 - l e v e H - b r i d ge  c onv er t e r s   i c as c ad e         T abl 1.   I ndu c t i on  M a c hi n P ar am et e r s   P ar am eter   V al ue   Num ber  of  pol es  ( P )   6   S tator  r es i s tanc ( )   1 Ω   S tator  l eak age i n duc tanc ( )   1m H   Rotor  r es i s tanc ( )   1 Ω   Rotor  l eak age i n duc tanc ( )   1m H   M agneti z i ng i nduc tanc ( )   40m H   M om ent of Ine r ti a   50m  k gm 2   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I SSN :   2 3 0 2 - 4 046                                  M odel i n and   S i m ul at i on  of   P um S t or age  B as ed  o I ndi r e c t   F i el O r i ent e . . .   ( O t hm an  H   A )   86   T he r ot o r  c u r r e nt s  an d i t s  f undam ent al  f r eque nc y  obt ai ned by  I F O C  i s  s h ow n i n     F i gur e   3 .   I t   s how s   t hat   t he  c ur r e nt   ac hi e v es   m ax i m um   v al ue  at   f undam ent al   f r eque nc y .   T he  pha s v o l t age  gene r at ed  by   s ev en - l ev el   c as c a de H - B r i dge  c o nv er t er   i ph a s A   i s   s ho w n i n F i g ur e 4 .   D u r i n g t he t r ans i e nt  s t at e,  onl y  t hr ee and f i v e l ev el s  ar e  gener at ed;  t he  v ol t age  ar r i v e s   at   t he  c om p l et l ev el   at   s t eady   s t at e.   T he  l i ne  t l i ne  v ol t age  ge ner at e by   t he   t w i dent i c al   c a s c ade H - br i dg c o nv er t er s   c onn ec t e i c a s c ade.         ( a)       ( b)     F i gur 3 .   W a v ef or m s   of   ( a )   r ot o r   c u r r ent s   ( b )   r ot o r   c u r r ent s   f u ndam ent al   f r equ en c y         ( a)   0 0 .1 0 .2 0 .3 0 .4 0 .5 T i m e  ( s) 0 - 200 - 400 200 400 I1 I2 I3 0 20 40 60 80 100 120 140 F r equenc y  ( H z ) 0 50 100 150 200 250 I1 I2 I3 0 0 .1 0 .2 0 .3 0 .4 0 .5 T i m e  ( s) 0K -1 K -2 K -3 K 1K 2K 3K Va n Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
    I SSN :   2 3 0 2 - 4 046   T EL K O M N I K A   T E L K O M NI K A   Vo l .   1 2 ,   N o .   1,   J anua r y   2014 :     xxx    xx x   87     ( b)     F i gur 4 .   W a v ef or m s   of   ( a )   pha s v ol t a ge  ( b )   l i ne  t l i ne  v ol t age  w i t T H D   1 0. 7 %       F i gur e 5   i l l us t r at es  t h w a v ef or m s  of  el ec t r i c al   ac t i v e r ot o r  p ow e r  an r e a c t i v e  s t a t o r   pow er   r e sp e c te vi l y.   I t  i s   s ho w n t hat  t he v al ue o bt ai ned of   r ea c t i v e po w er  i s  a go od v al ue   appr ox i m at el y   equal   z e r o.   U s in g   i nd i r ec t   s t a t o r   f l u x   f ie l d   or i e nt ed   c o nt r ol   o bt ai ned   v ar i abl e   s pe ed   of   t h e   m ac hi ne.   I t   has  s ho w n i n  F i gu r 6 .   T he   c ont r ol  of  v ar i abl s pe ed  i n t hi s  p ape r  bet t er  t han [ 3 ,   4] ,  be c au s onl y  ac hi ev ed i t  by  c han gi ng t he v al u e of  i ni t i al  r ot or  s pe ed,  b ut  i n [ 3 ,   4]  b y  c hangi ng t he  f r eque nc y   of   al l   i nput 's   s ou r c e s   of   r e c t i f i er   s i d e.           ( a )   A c t i v el ec t r i c al     r ot o r   po w er     ( b )   R ea c t i v s t at or   po w e r     F i gur 5 .   A c t i v el ec t r i c al   r ot or   po w e r   an s t at or   r ea c t i v pow e r   0 0 .1 0 .2 0 .3 0 .4 0 .5 T i m e  ( s) 0K -2 K -4 K -6 K 2K 4K 6K V ab1 0 0 .1 0 .2 0 .3 0 .4 0 .5 T i m e  ( s) 0K - 50K 50K 100K 150K 200K pow er 0 0 .1 0 .2 0 .3 0 .4 0 .5 T i m e  ( s) 0K -2 K 2K 4K 6K VAR 3 1 Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I SSN :   2 3 0 2 - 4 046                                  M odel i n and   S i m ul at i on  of   P um S t or age  B as ed  o I ndi r e c t   F i el O r i ent e . . .   ( O t hm an  H   A )   88       F i gur 6 .     S peed  c han gi ng   f r om   400  r p m   t 600  r pm       4 .   C onc l us i o n   A   m at hem at i c al   m o del   o f   doubl y   f ed  adj u s t ab l e - s pee pu m ped  s t or ag uni t   ( D F A S P S U )   bas ed i ndi r e c t  f i el d or i ent e d c ont r ol  ( I F O C )  has  b ee n dev el ope d.   A  s t at or  v ol t age   or i ent e c ont r ol   ( S V O C )   s c hem f or   t h e   uni t   w a s   de r i v ed  an s i m ul at ed.   T he  u s of   t hi s   k i n of   t ec hn ol ogy   ( i ndi r e c t   f i el d   o r i ent ed   c ont r ol   s t a t o r   f l u x   t y p e )   i t   ea s y   o bt ai ned   t he  v ar i abl s pe ed   of   pum p s t or ag e   and  be s t   v al ue of  r ea c t i v e po w e r .   T he  p ow er   el ec t r oni c s  c onv e r t er  us ed  t o   gener at e a  hi gh v ol t age  on t he r ot or  s i de i s  t w i dent i c al  s ev e n l ev el s  H - B r i dge c a s c ad ed   m ul t i l ev el  c o nv er t er  c onn ec t ed  i c a s c ade.   T he  s y s t em  h as  be en  anal y z ed  by  us i ng t h e P S I M   s of t w a r p r og r am .       R ef er en ces   [ 1 ]   K u w a bar a  T S ,   A . F ur ut a,  H . K i t a,  E . M i t s uhas h i ,  K .  D es i gn  an d d y n am i c  r es pons e c h ar ac t er i s t i c s  of   4 00  M W  adj us t ab l e  s peed  pum p e d s t or ag e uni t   f or  O hk a w ac h i  po w er  s t at i on.   En e rg y C o n v e rsi o n ,  I EEE  T r ans ac t i o ns  o n .  1996; 11( 2) : 3 76 - 8 4.   [ 2 ]   G r ot enbur g K ,  K oc h F ,  E r l i c h I ,  B ac hm ann  U .  M odel i ng  and d y n am i c  s i m ul at i on of  v a r i abl e s pe e d   pum s t or ag e   uni t s   i nc or p or a t ed  i nt t he  G er m a el ec t r i c   po w e r   s y s t em .   E P E   T r ondh ei m 200 1; 8( 1) : 6 7 - 7 7.   [ 3 ]   A bda l l O . H ,   M . X . H an.   P o w er   E l ec t r o ni c s   C onv er t er s   f or   V ar i a bl S pe e P um S t or ag e.   I nt er nat i ona l   Jo u rn a l  o f  Po w e r El e ct ro n i cs a n d  D r i ve  Syst e m s (I JPED S).   2013; 3( 1) : 74 - 82.   [ 4 ]   A b d a l l a  O.H , M .X .H a n V ar i abl e s pe ed pu m p ed s t or a ge  bas ed o n t he  us e of  H - br i d ge c as c a de d   m u l t i l ev el  c onv er t er .   20 12  I E E E  7t h  I nt er nat i on al  P o w e r  E l ec t r oni c s  an M ot i on  C o nt r ol  C o nf er enc e   -   E C C E  A s i a.  H ar pi n.  201 2:  40 2 - 40 5.   [ 5 ]   Lee S H .  D es i g n of  a c as c ad e d H - b r i d ge m u l t i l ev el  i nv er t er   bas e d on p o w e r  el ec t r on i c s  bu i l di ng b l oc k s   and c o nt r ol  f or   hi g h per f or m a n c e.   J our na l  of  P ow er  E l ec t r on i c s .  2010; 1 0( 3) : 262 - 2 69.   [ 6 ]   W u B .  H i gh - po w e r  c onv er t er s  and A C  dr i v es .  N e w  J er s e y :  W i l e y - I EEE Pre ss. 2 0 0 6 :  2 8 8 - 291.   [ 7 ]   Lun g J K L,  Y . H ung ,  W . L. K ao,  W . S .  M odel i ng  and d y n am i c   s i m ul at i ons  of   dou bl y  f ed a dj us t abl e - s p eed  pum p ed s t or a g e uni t s .   E ner gy  C onv er s i on,  I E E E  T r ans ac t i ons  on .  2 007; 2 2( 2) : 25 0 - 25 8.   [ 8 ]   Li   Z i c he ng ,  Y in   Z houpi ng ,   X i o ng  Y o ul un ,  Li Xi n z h i .  R ot or   S pee d an d S t at or  R es i s t a nc e I dent i f i c at i o n   S c hem f o r  s ens or l es   i nd uc t i on  m ot or   dr i v es . T E LK O M N I K A   I ndo nes i an  j our nal   of   el ec t r i c a l   eng i ne er i ng . 2 013; 1 1( 1) : 5 03 - 501 2 .   [ 9 ]   Lai   Y - S .   M ac hi n m od el i ng   and  u ni v er s al   c ont r ol l er   f or   v ec t or - c ont r ol l ed  i nduc t i on  m ot or   dr i v es .   E ner gy  C onv er s i on,  I E E E   T r ans ac t i o ns  on .  2 003; 1 8( 1) : 2 3 - 3 2.   [ 10 ]   W B ,   La ng   Y ,   Z ar gar i   N ,   K our o   S .   P o w e r   c onv er s i o a nd  c ont r ol   of   w i nd   e ner g y   s y s t em s .   N e w   Je rse y :  W i l e y - I EEE Pre ss; . 2 0 1 1 : 2 5 4 - 2 57.   [ 11 ]   Se i b e l  BJ,  R o w a n  T M,  Ke rkma n   R J.  F i e l d - or i ent ed c ont r ol   of  a n i nd uc t i on m ac hi ne  i n t he  f i e ld - w e ak eni ng  r e gi o w i t h   D C - l i nk   and  l o a di s t ur ba nc e   r ej ec t i on.   I n d u st ry  Ap p l i c a t i o n s,   I EEE   T r ans ac t i o ns  o n.   1997; 33( 6) : 1 578 - 158 4.   [ 12 ]   P an  W an g ,  F ei   Li u ,  X i aom i ng  Z ha ,  J i an hu Yu ,  X i an gb i ng  W ang .   R e ae ar c h on  a n e w  t y pe of  e ner g y   f eedb ac k  c as c ade  m ul t i l ev el  i n ve rt e r  s yst e m.   T E LK O M N I K A  I ndo n es i a n j our n al  of  el ec t r i c a l   eng i ne er i ng. 20 13 ;  11 ( 1) : 4 94 - 502.     0 0 .5 1 1 .5 2 2 .5 3 T i m e  ( s) 0 200 400 600 800 1000 nu Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.