I nte rna t io na l J o urna l o f   P o w er   E lect ro nics   a nd   Driv Sy s t e m   ( I J P E DS )   Vo l.   8 ,   No .   3 Sep tem b er   2017 ,   p p .   1 3 6 8 ~ 1 3 8 0   I SS N:  2 0 8 8 - 8 6 9 4 ,   DOI : 1 0 . 1 1 5 9 1 /i j p ed s . v 8 i3 . p p 1 3 6 8 - 1380     1368       J o ur na l ho m ep a g e h ttp : //ia e s jo u r n a l.c o m/o n lin e/in d ex . p h p /I JP E DS   Ex peri m e ntal   dS PACE  Ana ly sis  f o Self - e x cite d Ind uction  G enera tor  U sed  i Vo ltag e Control       Ra chid  E l A kh rif ,   Ah m ed  A bb o u ,   M o ha m e B a ra ra ,   M o h a m e A kh er ra z ,   Yo us s ef   M a j do ub   M o h a m m a d ia   S c h o o l   o f   En g in e e r s ,   M o h a m m e d   V   U n iv e rsity ,   Ra b a t,   M o r o c c o         Art icle  I nfo     AB ST RAC T   A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   Mar   1 9 ,   2 0 1 7   R ev i s ed   J u n   1 0 ,   2 0 1 7   A cc ep ted   A u g   14 ,   2 0 1 7       In   th is  p a p e r,   a   n e w   a p p ro a c h   is  p ro p o se d   f o k e e p in g   th e   RM S   v o lt a g e   o u t p u c o n sta n t ,   th e   sy ste m   is  su p p ly in g   b y   a   s e l f - e x c it e d   in d u c ti o n   g e n e ra to (S EIG d riv e n   b y   a   c o n tro ll e d   D m o to w it h   v a riab le  sp e e d   a n d   lo a d .   T h e   sc h e m e   u se d   in   th is  p a p e is  b a se d   o n   a   c las sic a P r o p o rti o n a l - In teg ra re g u lato w ich   c o n tro ls  a   S P W M   sw it c h in g .   A   M ATLA B   S i m u li n k   m o d e o th e   sy ste m   is  d e v e lo p e d   t o   m a i n tain   t h e   A v o lt a g e   a th e   d e sire d   v a lu e .   T h e n   a   c o m p a riso n   is  e x a m in e d   b e twe e n   si m u latio n   a n d   e x p e rim e n tal  re su lt s   us in g   d S P A CE  b o a rd .   T h e   re su lt a re   p ro v id e d   to   v e rify   th e   e ff e c ti v e n e ss   o th is  a p p ro a c h   a n d   i g iv e s v e r y   h i g h   p e rf o rm a n c e .   K ey w o r d :   d SP A C E   I m p le m e n tatio n   P I   co n tr o l   Stan d   alo n g en er ato r   T h r e e - p h ase  v o lta g s o u r ce   in v er ter   W in d   en er g y   Co p y rig h © 201 7   I n s t it u te o f   Ad v a n c e d   E n g i n e e rin g   a n d   S c ien c e   Al rig h ts  re se rv e d .   C o r r e s p o nd ing   A uth o r :   R ac h id   E Ak h r i f   Dep ar t m en t o f   E lectr ical  E n g i n ee r in g ,   Mo h a m m ad ia  Sc h o o l o f   en g in ee r s ,   Mo h a m m ed   Un iv er s it y ,   Av e n u I b n   Si n a,   R ab at  1 0 0 0 0 ,   Mo r o cc o .   E m ail:  ela k h r i f @ g m a il       1.   I NT RO D UCT I O N   E n er g y   p r o d u ctio n   u s i n g   r en e w ab le  n at u r al  r eso u r ce s   s u c h   as  th e   w i n d   h a s   b ec a m e   an   o b lig atio n   i n   r ec en y ea r s   ac co u n th eir   p o s itiv e f f ec ts ,   esp ec iall y   i n   r em o te  ar ea s   w h er t h s el f - ex cited   i n d u ctio n   g en er ato r   ( SEI G)   is   t h m o s u s ed   [ 1 ] .   T h d if f icu l t y   o f   th e   u s o f   t h i s   k in d   o f   g en er ato r   ar th r eg u latio n   an d   co n tr o l o f   f r eq u e n c y   a n d   v o ltag e,   a n d   also   th v er y   b ad   p o w er   f ac to r .     T h er is   s o m p ar a m eter s   th at  in f l u e n ce s   th v ar iatio n   a n d   th ch an g o f   m a g n it u d o f   v o ltag e   p r o d u ce d   b y   th g en er a to r   an d   th f r eq u e n c y   w h ic h   ar e   th e   r o to r   s p ee d ,   th ca p ac itan ce   o f   ex citat io n   an d   t h e   c h an g o f   lo ad   [ 2 ] .   T o   s o lv th is   p r o b lem ,   s ev er al   s t u d ies  w er d ed icate d   [ 3 ]   b y   u s in g   an   ad v a n ce d   p o w er   elec tr o n ic  co n v er ter s ,   all  th e   v ar iab le  p ar a m eter s   ( v o lta g e   an d   f r eq u e n c y )   i n   t h o u tp u o f   th SEI ar co n v er ted   in to   co n s tan t v al u es .   T h is   co n f i g u r at io n   u s e s   d i f f e r en s o u r ce s   o f   d ir ec c u r r en t ,   w h ic h   is   co n s id er ed   an   ad v an tag e   f o r   ap p licatio n s   w ith   r en e w ab le  en er g y   s o u r ce s   s i n ce   it  allo w s   g en er ati n g   d if f er en v o lta g le v els  at  th o u tp u to   s u it  t h u s e.   Ho w e v er   th i s   s til h as  li m i tatio n s   n a m el y   t h i m b a lan ce   o f   p o w er   b et w ee n   t h g e n er ato r s   v er s u s   co n s u m p tio n .   T h d is ad v an ta g e   o f   T h r ee - p h ase  s o u r ce   i n v er ter   ( VSI )   is   th e   T HD  v o lta g ( T o tal  h ar m o n ic   d is to r tio n )   [ 4 ]   th is   v al u s h o u ld   n o t   g o   o v er   5   p er   ce n t,  a cc o r d in g   to   t h g u id elin e s   o f   th I E E E   S tan d ar d     519 - 1 9 9 2 .     Gen er all y ,   th er a r m a n y   w a y s   to   g e n er ate  v o ltag o u tp u w it h   lo w   d is to r tio n .   a m o n g   t h ese   m et h o d s   ar m e n tio n ed   s er ies   an d   s h u n t   co m p e n s atio n   o r   h y b r id   s er ies ac ti v p o w er   f ilter s   w h ic h   ca n   b u s ed   f o r   th e x cl u s io n   o f   h ar m o n ic s   w h e n   n o n li n ea r   lo ad s   [ 5 ]   ar co u p led   to   VSI   [ 6 ,   7 ] .   On   th o th er   h a n d ,   w e   ca n   u s t h o p ti m u m   f ix ed   L C   co m p en s a to r ,   w h ic h   is   co n s id er ed   to   r ed u ce   th ex p ec ted   v alu o f   th to tal   T HD,   w h ile  it i s   h i g h l y   p r ef er ab le  to   k ee p   s p e cif ic   v al u o f   th p o w er   f ac to r   ( P F)  [ 8 ,   9] .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J PEDS   I SS N:  2 0 8 8 - 8 694       E xp erimen ta l   d S P A C E   A n a lysi s   fo r   S E I u s ed   in   V o lta g C o n tr o l   ( R a ch id   E l A kh r if )   1369     An o th er   co n s tr ain is   ad d ed ,   it  is   th g r ea v ar iab ilit y   o f   w in d   s p ee d   in   th ca s o f   w i n d   p o w er   p lan an d   t h ch a n g o f   s o lar   r ad iatio n   in   t h ca s o f   p h o to v o ltaic  p lan t h i s   o b v io u s l y   a f f ec ts   t h q u a lit y   o f   th en er g y   w h ich   w il ca u s m aj o r   d is r u p tio n s   o n   th co n n ec ted   lo ad .   T h VSI   p r o p o s ed   m a y   b th s o lu t io n   to   g en er ate  elec tr icit y   o f   g o o d   q u alit y   d esp ite  th e s d is tu r b an ce s .   T h is   k i n d   o f   co n v er t er   h as  b ee n   m u c h   r ec en t in ter e s t in   r ec e n y ea r s   an d   th i s   i s   esp ec iall y   d u to   t h lar g n u m b er   o f   it s   ad v an tag es in   p r ac tice.   T h r esear ch   t h at  p r ec ed ed   th i s   w o r k ,   d ea l s   w i th   m a n y   co n t r o tech n iq u es   f o r   g e n er atin g   t h o u tp u t   v o ltag w it h   g o o d   q u alit y   a n d   w it h o u d is to r tio n s ,   p u r el y   s in u s o id al  w a v ef o r m s .   First ,   in   [ 1 0 ]   class ical  p r o p o r tio n al - i n teg r al  ( P I )   co n tr o ller   w as  i n v esti g ated   a n d   s ec o n d l y   P I - d er iv ati v ( P I D)   co n tr o ller s   f o r   th e   s in g le - p h a s i n v er ter   w as   tr e ated   in   [ 1 1 ] .   I n   th is   co n te x t,  th p r ese n w o r k   co n ce r n s   s tan d - alo n e   s y s te m   b ased   o n   v o ltag s o u r ce   i n v er ter   an d   f ee d in g   b y   SEI t h en   w p r ese n e x p er i m e n tal   s tu d y   o f   t h s y s te m   p er f o r m a n ce .   T h th r ee   p h ase  f u l b r id g d io d r ec tif ier   is   f ee d i n g   b y   t h v o ltag o u tp u o f   th SEI an d   co n v er ts   th alter n ati v p o w er   to   v a r iab le  DC   v o lta g e.   T h ef f ec t   o f   th w in d   i s   r ep r esen ted   b y   t h p r i m m o v er   w h ic h   also   lead s   to   v ar iab l R MS  o u tp u v o lta g o f   t h e   in v er ter . T h o b j ec tiv is   to   r eg u late  t h o u tp u v o ltag e   b y   u s in g   th e   clo s ed - lo o p   co n tr o s ch e m e   th a w h y   a   class ical   P I   co n tr o ller   is   co n s i d er e d   to   o b tain   th e   ap p r o p r iate  m o d u latio n   i n d ex   ( m i)   u s ed   i n   s in u s o id al  p u ls e - w id t h   m o d u latio n   ( SP W M) ,   an d   f in al l y   w e   cr ea te   th d if f er en p er m u tatio n   w h i ch   ca n   ta k t h VSI .   T h o u tp u o f   t h s y s te m   co n tain s   lo o f   d is to r tio n s   a n d   th T HD  is   v er y   h ai g h .   So w e   co n n ec t a   p ass i v f ilter   b ef o r tr an s f er r in g   p o w er   to   th lo ad s   [ 1 2 ] .   T h o u tlin o f   th i s   p ap er   is   d o n as  th f o llo w i n g in   f ir s s ec tio n   w talk   ab o u t   t h s y s te m   co n f i g u r atio n   a n d   w p r o p o s th P I   r eg u lato r   u s ed   w it h   t h SP W s w itc h i n g   s c h e m e.   I n   t h s ec o n d   s ec tio n ,   th s i m u latio n ,   t h ex p er i m e n tal  r esu lts   an d   t h co r r esp o n d in g   an al y s i s   ar p r esen ted .   Fin all y ,   in   th la s t   s ec tio n   w e n d   u p   th i s   p ap er   w it h   co n cl u s io n .       2.   SYST E M   CO NF I G URA T I O N   I n   th i s   s ec tio n   w p r ese n t h e   s tan d - alo n g e n er ato r ,   w h ic h   is   d es ig n ed   f o r   f ee d in g   t h r ee   p h ase   lo ad ,   Fig u r 1   s h o w s   s ch e m atic  o f   o u r   s y s te m .   T h p ar g r ap h es  b elo w   d is c u s s   m at h e m a tical  eq u atio n s   th a t   m o d el  t h co m p o n e n t s   o f   th s y s te m   co n s id er ed   n a m el y   t h SEI G,   AC /D C   co n v er ter ,   t h VSI   an d   L C   f ilter .           Fig u r 1 C o n f ig u r atio n   o f   th p r o p o s ed   s y s te m       2 . 1 .   SE I G   M a t he m a t ica l M o del            P r ac tically   w co n s id er   th d y n a m ic  m o d el  o f   th SEI G.   I ca n   b ca lcu lated   f r o m   t h class ical  m o d el   b y   m o d i f y in g   th e   co n v en tio n al   d y n a m ic  eq u atio n s   o f   an   A C   m ac h in e,   th i s   is   p r ese n ted   i n   t h e   w o r k s   o f   M. B asic  [ 1 3 ] .   T h class ic  d y n a m ic  m o d el  SEI e x p r ess e d   in   th L ap lace   d o m ai n   a n d   s u itab le  f o r   u s i n   MA T L A B   Si m u li n k   i s   d escr ib ed   in   th s ta tio n ar y   r e f er en ce   f r a m b y   th f o llo w i n g   1   d if f er en tial O r d er :             Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
      I SS N : 2 0 8 8 - 8 694   IJ PEDS  Vo l.   8 ,   No .   3 Sep tem b er   2 0 1 7   :   1 3 6 8 1 3 8 0   1370   ) ( 1 2 r m s r r r m r r r m s s r s r m r s s K L u L i R L i L L i R L i L L L si   ) ( 1 2 r m s r r r r m r r m s r m s s r r s s K L u L i L L i R L i L i R L L L si   ( 1 )   ) ( 1 r s s m r r s r r r s s m r s s s m r s r K L u L i R L i L L i L L i R L L L si   ) ( 1 r s s m r r r s r r s s m r s s s m r s r K L u L i L L i R L i L L i R L L L si     W h er e:   a.   s u   an d   s u   ar th α - a x i s   an d   β - a x is   co m p o n e n t o f   th s ta to r   p h ase  v o ltag s p ac e - v ec to r ;   b.   s i   an d   s i   ar th α - a x i s   an d   β - a x is   co m p o n e n t o f   th s tato r   p h ase  cu r r en t sp ac e - v ec to r ;   c.   r i   an d   r i   ar th α - a x i s   an d   β - a x is   co m p o n e n t o f   th r o to r   p h ase  cu r r en t sp ac e - v ec to r ;   d.   s R   an d   r R   ar th s tato r   an d   r o to r   r e s is ta n ce ,   r esp ec tiv el y ;   e.   s L r L   an d   m L   ar th s tato r   in d u cta n c e,   th r o to r   in d u ctan ce   a n d   th e   m ag n etizi n g   in d u cta n ce ,   r esp ec tiv el y ;   f.   r   is   th r o to r   an g u lar   s p ee d ;   g.     is   th to tal  lea k ag f ac to r ;   h.   r K   an d   r K   ar th α - a x is   a n d   β - a x i s   co m p o n e n o f   t h v o lta g i n it i all y   i n d u ce d   d u to   th r esid u al  r o to r   f l u x   li n k ag e.     s r r r + - R i s i s u m i r i s R s L r L r R m L C R S     Fig u r 2 T h eq u iv alen t   s c h e m atic  o f   t h SEI G       T h E q u atio n   th at  d escr ib th e   v o ltag i n   th D C   li n k   is :     0 0 1 dc dc t dc u dt i C u   ( 2 )     Fig u r e   2   s h o w s   t h co n v e n ti o n al  SEI eq u i v ale n cir c u it   d escr ib ed   b y   ( 1 ) .   An   e x p er i m en tal  te s o f   th e   m ac h in o b j ec o f   th s t u d y   w as  h as  g iv e n   m ag n etiza tio n   cu r v w h ic h   r ep r esen t s .   T h v ar iatio n   o f   m ag n etiz in g   i n d u cta n ce   ( L m )   in   f u n ctio n   o f   p h ase  v o ltag f o r   in d u ctio n   m ac h i n e   [ 1 4 ].     2 . 2 .   T hree   P ha s AC / DC   Co nv er t er   A   r ec ti f ier   is   an   elec tr ical  m a ch in t h at  tr an s f er s   A C   c u r r en t,  w h ic h   h a s   s i n u s o id al  w a v ef o r m s ,   to   DC   c u r r en t,  w h ic h   f lo w s   i n   o n l y   o n e   d ir ec tio n .   T h cir c u it  is   co m p o s ed   o f   6   d io d es:  a   g r o u p   o f   t h r ee   i n   th e   to p   an d   g r o u p   o f   th r ee   in   t h e   b o tto m .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J PEDS   I SS N:  2 0 8 8 - 8 694       E xp erimen ta l   d S P A C E   A n a lysi s   fo r   S E I u s ed   in   V o lta g C o n tr o l   ( R a ch id   E l A kh r if )   1371       Fig u r 3 .   T h r ee - p h ase  A C / DC   co n v er ter       2 . 3 .   T hree - P ha s So urce   Vo lt a g e   I nv er t er   A   p o w er   in v er ter ,   is   an   elec tr o n ic  d ev ice  t h at  co n v er ts   D C   c u r r en t   to   A C   c u r r en t .   T h VSI   h as  t h r ee - s w itc h in g   s tate s   as   d escr ib ed   in   T ab le  1 ,   o b tain ed   b y   d i f f er en p er m u tat io n s   o f   th e   s i x   s w itc h e s   Sa,   Sb ,   Sc,   Sa' ,   Sb '   an d   Sc ' .   Fo r   s u p p l y i n g   th e   p o w er   to   th e   lo ad s .   W u s a   th r ee   v o lta g s o u r ce   in v er ter   w h ich   is   r ep r esen ted   in   t h F ig u r 4 ,   I is   u s ed   to   g e n er ate  a n d   k ee p   t h alter n ati n g   o u tp u v o lta g a t a   f i x ed   v a lu e   ( 2 2 0   Vr m s ) ,   w ith   5 0   Hz  f r eq u en c y   an d   w it h   d if f er e n ts   t y p es  o f   lo ad s   in   is o lated   p o w er   g e n er atio n   s y s te m s .   W n o te  th at  t h o u tp u ts   ( v o lta g an d   cu r r en t)   d ep en d s   o n   t h s c h e m o f   th co n tr o p er m u tati o n s   s tate  o u tp u t s .       Fig u r 4 .   T h r ee - p h ase  DC / AC   in v er ter       T ab le  1 .   T h s w itc h i n g   s tates of   th e   i n v er ter   S a     S b     S c     S a '   S b '   S c '   U a b   U b c   U c a   1   0   1   0   1   0   0   0   0   0   1   0   1   1   0   0   - U d c   U d c   1   0   0   1   1   0   U d c   - U d c   0   0   1   1   0   1   0   - U d c   0   U d c   1   0   1   0   0   1   0   U d c   - U d c   0   1   0   1   0   1   0   0   0   1   0   0   1   0   1   U d c   0   - U d c   0   1   1   0   0   1   - U d c   U d c   0       3.   P RO P O SE SCH E M E   O F   CO NT RO L :   P I   R E G UL A T O CO NN E CT E WI T H   T H E   SPWM   P E RM UT AT I O N   T h m ai n   o f   th i s   s ec tio n   is   to   d ef in th s c h e m o f   co n tr o l   em p lo y ed   in   t h th r ee - p h ase  in v er ter   in   th s tan d - alo n p o w er   g e n er at io n   s y s te m ,   s o   w u s cla s s i ca P r o p o r tio n al - I n te g r al  r eg u l ato r   w ic h   co n tr o l s   SP W s w i tch i n g .   T h Fig u r 4   r ep r esen ts   t h p r o p o s ed   co n f i g u r atio n   to   r eg u late  a n d   k ee p   t h o u tp u t   v o ltag at  2 2 0   Vr m s   i n   d if f er e n t u s es ( ch a n g o f   lo ad s )   w it h   5 0   Hz  co n s tan t f r eq u e n c y   [ 1 5 ].   Fig u r 5   illu s tr ates  t h Si m u l in k   m o d el  o f   t h p r o p o s ed   c o n tr o ller .   I t' s   co m p o s ed   f r o m   3 - lev el   P W in v er ter   w it h   s in u s o id al  m o d u latio n ,   th e n   w co m p ar th co n tr o s ig n al  at  d esire d   o u tp u f r eq u en c y   w it h   m u l tile v el  tr ian g u lar   w av ef o r m s   [ 1 6 - 17 ].         powe r inve rt e r bloc k   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
      I SS N : 2 0 8 8 - 8 694   IJ PEDS  Vo l.   8 ,   No .   3 Sep tem b er   2 0 1 7   :   1 3 6 8 1 3 8 0   1372       Fi g u r 5 .   P r o p o s ed   s ch e m o f   co n tr o l: P I   co n tr o l ler   c o n n ec te d   w it h   SP W M       4.   P E RF O RM ANCE AN AL YS I S O F   T H E   S I M UL AT I O RE SU L T   T o   test   th s u cc e s s   o f   t h p r o p o s ed   s tu d y ,   t h s tan d   a lo n g e n er atio n   s y s te m   i s   e x p er ien ce d   w h e n   t h e   d if f er e n k i n d   o f   co n s tr ai n t:  T h v ar iatio n   in   th e   w i n d   s p ee d an d   s tep   ch a n g i n   t h lo ad .   T h ap p en d ix   g i v e s   d if f er e n t c o n d itio n s   ta k en   i n   t h s i m u latio n .     4 . 1 .   Re s po ns o f   t he  Sy s e m   u nd er   t he  Va ria t io o f   t he  Wind   Sp ee d     T o   s tar ex citatio n   w u s ca p ac ito r s   b an k   o f   5 0 μ F,  W ca r r ied   o u th s i m u la ti o n s   o f   t h e   f o llo w in g   o p er atin g   r eg i m e:  we  ch an g t h w i n d   s p ee d   r esp ec tiv el y   f r o m   1 0 0 0   r p m ,   1 1 0 0   r p m   an d   1 2 0 0   r p m   at  0 ,   5 s   an d   8   s ,   Fi g u r 6 ,   s h o w   th o u tp u t   v ar iat io n   o f   t h e   R MS  v o lta g e,   A s   w ca n   s ee   t h ter m in a v o lta g e   w er n o tab l y   m a in ta in ed   co n s t an t a t 2 2 0   Vr m s ,   d esp ite  th c h an g i n   r o to r   s p ee d   o f   th SEI G.         Fig u r 6 O u tp u v o ltag ( Vr m s )   u n d er   r o to r   s p ee d   ch an g e       4 . 2 .   R esp o ns o f   t he  Sy s t e m   un der  t he  Va ria t io o f   t he  L o a d   T h r esu lt  o b tai n ed   f r o m   r u n n in g   s i m u latio n   ar s h o w n   i n   F ig u r e s   7 ,   t h p er f o r m a n ce   o f   t h s y s te m   is   tes ted   u n d er   lo ad   v ar iatio n   ( r esis ti v lo ad )   w it h   r o to r   s p ee d   v ar iatio n   o f   1 2 0 0   r p m .   T h en   w k ee p   th e   lo ad   at  co n s tan v alu a n d   w ch an g t h s et.   R esi s ti v L o ad   ch a n g e   a s   w e   ca n   s ee   th o u tp u v o ltag w h ile  t h v ar iatio n   o f   t h r es is ti v lo ad   d u r in g   th t i m f r o m   0   s   to   1 0   s .   T h s i m u latio n   r esu lts   s h o w   t h at  t h o u tp u v o lta g r ea c h   s tead y   s tate  a f ter   5   s   o n w ar d s .   I n itiall y ,   t h r es i s tiv e   lo ad   o f   5 0 0   W   is   co n n ec ted   to   t h i n v er ter .   T h is   lo ad   i s   t h en   c h a n g ed   to   1   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J PEDS   I SS N:  2 0 8 8 - 8 694       E xp erimen ta l   d S P A C E   A n a lysi s   fo r   S E I u s ed   in   V o lta g C o n tr o l   ( R a ch id   E l A kh r if )   1373   KW   at  8   s .   So   w ca n   co n f ir m   t h at   t h p r o p o s ed   co n tr o ller   is   w o r k i n g   ad eq u atel y   to   k ee p   th s y s te m   o u tp u t   v o ltag m a g n i tu d at  2 2 0   Vr m s   w ith   m i n i m al  o n d u latio n s .       Fig u r 7 .   Ou tp u v o ltag ( Vr m s )   u n d er   lo ad   ch an g f r o m   5 0 0   W   to   1   KW       4 . 3 .   S et   Cha ng un der  L o a d Co nd it io n   I n   th is   te s w k ee p   th lo ad   at  5 0 0   W ,   th en   w ch a n g t h r ef er en ce   v a lu o f   Vr m s   at  1 1 0   V,   2 2 0   V,   1 4 0   an d   9 0   V.   A g ai n   w e   co n f ir m   t h at  t h p r o p o s ed   P I   co n tr o ller   s h o w s   its   s tr en g th   to   co n tr o th e   m ag n it u d o f   t h o u tp u v o lt ag o f   s ta n d alo n g en er ato r   to   th d esire d   v alu e   i n   t h r ig h co n d itio n s   o f   r ap id ity   a n d   ac cu r ac y .       Fig u r 8 .   T h o u tp u t v o l tag ( Vr m s )   w h en   t h s et  c h a n g e       5.   E XP E R I M E NT A L   RE SUL T S         I n   o r d er   t o   test   th r esu lts   ac h iev ed   in   t h p r ev io n s   s ec t i o n   d SP A C E   b o ar d   w ith   T MS3 2 0 F2 4 0   DSP   is   u s ed   ( Fi g u r 9 ) .   T h d SP A C E   w o r k s   o n   Ma tlab / Si m u li n k   p latf o r m .   T o   v ie w   th s i g n als,  w u s e   C o n tr o Dis c   s o f t w ar ass o cia ted   to   d SP A C E   ca r d .   T h p r o to co th at  p r o v id es  co m m u n ic atio n   b et w ee n   th e   co m p u ter   an d   t h ca r d   is   m o d el  DS1 1 0 4 .   Sim u li n k   Ma t lab   d ev elo p ed   an d   ac tiv ated   b y   GUI   C o n tr o lDes k .   T h is   s o f t w ar allo w s   u s   to   s ee   th d if f er e n v ar iab les  o f   t h s y s te m   to   b co n tr o lled   in   r ea l   ti m e.   I s h o u ld   b n o ted   th at  t h C o n tr o lDesk ,   o f f er s   t h p o s s ib ilit y   to   s av t h v ar iab les o f   t h s y s te m   . m at  f o r m ats,  allo w i n g   u s   to   d o   p o s p r o ce s s in g   o n   t h ese   v ar iab les.   T h i n d u ctio n   g e n e r ato r   u s ed   in   th i s   e x p er i m e n ta in v est ig at io n   i s   a   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
      I SS N : 2 0 8 8 - 8 694   IJ PEDS  Vo l.   8 ,   No .   3 Sep tem b er   2 0 1 7   :   1 3 6 8 1 3 8 0   1374   th r ee   p h a s es ,   3 KW ,   4   p o les  s q u ir r el  ca g e,   7 . 2 A /1 2 . 5 A ,   2 2 0 V/3 8 0 V,   5 0 HZ   an d   1 4 0 0 r p m .   DC   m o to r   is   u s ed   to   d r iv th SEI G.   I ts   c h ar ac t er is tics   ar e:  3 KW ,   1 2 0 V,   2 5 A   a n d   1 5 0 0 r p m .     I n   ad d itio n ,   all  o f   th m ea s u r ed   q u an tit ies  ( c u r r en a n d   v o lta g e)   w er co llected   u s i n g   L E s e n s o r s   ( L E HX1 5 - P ,   L E M   L V2 5 - P ) ,   an d   b o th   o f   t h e m   ar t h e n   tr a n s f o r m ed   to   b v o lta g r a n g i n g   f r o m   0   to   ± 1 0   v o lts   w h ic h   w il b e   th in p u o f   A / D   r esp ec tiv el y .   T h SEI ex p er i m en tal  s et u p   is   p r esen ted   i n   Fi g u r 1 0 .           Fig u r 9 .   T h ex p er im e n tal  te s t setu p           Fig u r 1 0 .   P h o to g r ap h   o f   th ex p er i m e n tal  s et u p       5 . 1 .   E f f ec t   o f   t he  Wind   Sp ee   I n   o r d er   to   v er if y   t h ef f ec o f   th w i n d   w ap p ly   t h r o to r   s p ee d   s u ch   as  ill u s tr ated   in   F ig u r 1 1 .   T h F ig u r es  1 2 - 1 4   s h o w s   th o b tain ed   r esu lts ,   i ca n   b o b s er v ed   th at  th p r o p o s ed   P I   co n tr o ller   m ai n tai n   th e   Vr m s   at  1 1 0   Vr m s   a n d   th o u t p u t v o lta g an d   cu r r en w av e f o r m s   ch a n g ac co r d in g   to   th s p ee d   p r o f ile.   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J PEDS   I SS N:  2 0 8 8 - 8 694       E xp erimen ta l   d S P A C E   A n a lysi s   fo r   S E I u s ed   in   V o lta g C o n tr o l   ( R a ch id   E l A kh r if )   1375         Fig u r 1 1 .   T h s p ee d   o f   r o to r   v ar iatio n       Fig u r 1 2 .   T h R MS  v a lu o f   th o u tp u t v o lta ge         Fig u r 1 3 .   T h g en er ated   v o lt ag o f   SEI G         Fig u r 1 4 .   T h g en er ated   cu r r en t o f   SEI G     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
      I SS N : 2 0 8 8 - 8 694   IJ PEDS  Vo l.   8 ,   No .   3 Sep tem b er   2 0 1 7   :   1 3 6 8 1 3 8 0   1376   5 . 2 .   Ste Cha ng in t he  Set   T h in d u ctio n   g en er ato r   r o ta tes  at  a   1 1 5 0 r p m   ( Fi g u r e   1 5 ) ,   th en   w c h an g r e f er en ce   o f   Vr m s   ac co r d in g   to   t h f o llo w in g   v a lu es:   1 3 0   V,   9 0   V,   an d   1 4 0   at  0   s ,   2 2   s   a n d   5 1 .   T h Fig u r 1 6   s h o w s   th e   m ea s u r ed   Vr m s   i n   th o u tp u t   o f   th VSI   an d   in   F i g u r es  1 7   an d   1 8   w o b s er v th e   g e n er ated   v o ltag an d   cu r r en t ,   a s   w e   ca n   s ee   t h Vr m s   s i g n al  f o llo w s   t h s e t a n d   t h p r ese n ted   co n tr o g i v es   t h b est r es u lts   i n   ter m s   o f   s p ee d   an d   ac cu r ac y .             Fig u r 1 5 .   T h s p ee d   o f   r o to r   v ar iatio n       Fig u r 1 6 .   T h o u tp u v o lta g u n d er   ch a n g o f     th s et           Fig u r 1 7 .   T h g en er ated   cu r r en t o f   SEI G       Fig u r 1 8 .   T h g en er ated   cu r r en t o f   SEI G       5 . 3 .   E f f ec t   o f   t he  L o a d Cha n g e   T o   v er if y   th e   e f f ec t   o f   lo ad   v a r iatio n   o n   t h p r o p o s ed   co n tr o l,  w ad o p t f u n ctio n in g   n o   lo a d   an d   t h e n   ap p ly i n g   r es is ti v lo ad   5 0 0   W   at  1 5   s .   A s   ca n   b s ee n ,   th o u tp u t   v o lta g d ec r ea s es   ( f i g u r e   19 - 2 0 )   an d   th e   o u tp u t c u r r en t o f   th e   lo ad   w h e n     t h     v alu o f   lo ad   in cr ea s e s ,   w h ile  t h Vr m s   s av ed   at  f i x ed   v alu o f   ar o u n d   2 2 0   r eg ar d less   o f   p er tu r b atio n   o f   s o u r ce   an d   ap p licatio n   o f   lo ad s .         Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J PEDS   I SS N:  2 0 8 8 - 8 694       E xp erimen ta l   d S P A C E   A n a lysi s   fo r   S E I u s ed   in   V o lta g C o n tr o l   ( R a ch id   E l A kh r if )   1377         Fig u r 1 9 .   T h Vr m s   o u tp u t v o ltag d u r in g   lo ad   v ar iatio n       Fig u r 1 2 .   T h g en er ated   Vo lt ag o f   SEI d u r i n g   lo ad   v ar iatio n         Fig u r 2 1 .   T h g en er ated   cu r r en t o f   SEI d u r i n g   lo ad   v ar iatio n           Seco n d l y ,   Fi g u r es  2 2 - 2 4   s h o w s   t h e x p er i m e n tal  g r ap h s   w h e n   th lo ad   is   co n n ec ted   an d   th v al u e   is   f i x ed   at  5 0 0   W   an d   th s p ee d   is   ch an g ed   ( F ig u r 2 2 ) ,   th v o ltag a n d   cu r r en w a v e f o r m s   ar v ar y i n g   w h ile   th Vr m s   s ti ll c o n s ta n t a t t h d esire d   v alu e.     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.