Int ern at i onal  Journ al of  P ower E le ctr on i cs a n d  Drive  S ystem s   ( IJ PEDS )   Vo l.   1 2 ,  No.   3 ,  Septem be r   202 1 , pp.  14 2 2 ~ 14 3 0   IS S N:  20 88 - 8694 ,  DOI: 10 .11 591/ ij peds . v 1 2 .i 3 . pp 14 2 2 - 14 3 0           1422       Journ al h om e page :  http: // ij pe ds .i aescore.c om   Advanced  contr ol strat eg y of DFI G duri ng symm etrical  gri d  fault       Tariq  Riou c h 1 , C ri s tian Nic hita 2   1 ESTF,  T ec hnol ogie s e t  Serv ic es   Industriels L abo rat ory, US MBA   Univer sity, Fez, M oroc co   2 GREAH   La bor at ory, Unive rsi ty   Le Havre  Norm andy,   Le Havre, F ran ce       Art ic le  In f o     ABSTR A CT   Art ic le  history:   Re cei ved   Dec  22, 202 0   Re vised A pr 5,  2021   Accepte d  J ul   7 , 20 21       Thi s  ar ti c le  pro poses  a  nov el  sche m e  to   i mpro ve  th e  doub ly - f ed  indu ct ion   gene ra tor   (DF IG)  beha v ior   dur ing  gr id  f aul t .   T he  DF IG’s   ar e  s ensit ive s   to   volt ag e  v ari a ti o ns  when  abr up t   var i ations  of  t he  wind   vel o cit y  arr iv e.  For  enha nc ing  DF IG  beha vior,   p r ote c ti ng  th e  co nver te rs,  and  s moot hing  th e  fluc tu at ions  po wer  output   of   t he  DF IG  under   sag  voltage ;  a   novel   hybrid   ene rgy   storag e   sys te m  sch eme  and  it s   cont ro ller  are  proposed .   The  ma in   adva nt age s  o f  ou r  appr o ac h   a re   a   faste r   response   a nd  suppress ing  o ver voltag e   on  DC   bus  an d  glob al ly   le ss   stress   in   th e   storage  sys tem.   The  con trol  struct ure   d ec r eas es  the  ti red n ess  on   the  b at t er y  and   r estore s   t he  DC   bus   volt ag e  r api dly ,   globally   the  ba tt ery   sys te m   op era t ing  t ime  in c rea ses.   The  result s  obt ai n ed   by   simul at ions   in   MA TL AB  val id at e   th e   ben efi ts   of  the  suggested  con tro l.   Ke yw or d s :   DF I G   Hybr i d  e nerg y st or a ge  s ys te m   Vo lt age  sa g   Wi nd  powe r  fl uctuati on   This   is an  open   acc ess arti cl e   un der  the  CC  BY - SA   l ic ense .     Corres pond in g  Aut h or :   Tariq  Ri ou c h   ESTF,  Tec hnol og ie s  et Ser vic es Industrie ls  Lab or at or y   USMBA   U nive rsity, Fez , M orocc o   Emai l:  Tariq . ri ou c h@g mail .co m       1.   INTROD U CTION     D uri ng   the   la st  de cade   t he   wi nd  tu r bin e   (WT )   i nteg rati on  in  t he  gr i d  has   inte ns ifie d,   e s pecial ly   t he   DF I Gs  w hich  i s  most   us e d  in   WT  farms .   T he  DF I G  is  on e  of  the  WT  s ys te ms  mo st  use d  in   the  wind  fa rm ,   this  due   to  sev eral  ad va ntage s;  va riable  s pe ed  operati on,   s iz ing   of  the   c onve rters   po wer  re pr ese nts  only  25% - 30%  DF I G   po wer  an d  t he  de coupled   react ive  a nd  act ive   powe r  c ontr ol  [ 1] ,  [ 2].   I n  s yst em  of  t he  D FI G ,  a   sta tor   windin g   is  co nn ect e d  to  the  gr i d ,  but  t he  windin g  ro t or  is   inter face d  with   t he  el ect r ic al   netw ork   by   two  powe r  co nvert ers;  co nverter  asso ci at ed  with  the roto r  side   (RSC ) ,  co nver te r  associat e d  with  the   el ect rical   gr id   (G SC )   c onnect e d  to  netw ork  and  the  DC  li nk,  w hic h  co nnect s  these  t w o  c onver te rs .   The  RSC   is  usi ng   for   con t ro ll in g  th e   dec ouple d  power s   ( fiel d  or i entat ion  co ntr ol ).   T he  GS C   oversee s   the   rea ct ive  po wer  inj ect ed ,  and   t o  sta bili ze   the  DC  volt age.  Se ve ral   cl assic al   strat egie s  con tr ols  w ere  em ployed   to  co ntro l   D FI G s   sy ste ms;   c ontr ol   by  t he  d irect   p ower   ( DP C ) ,  vect or  c on t ro l s  ( VC)   a nd  c ontr o l   by  the   d ir ect   tor que  ( DT C)  [3] ,  [4].   Durin g  the   f au lt   in  the  el ect ri cal   gr id,  t he  powe r  s ys te m  r equ i res  that  D FI G  must   rem ai n  co nn ect e d  to  net work  an d  co ntribute d   in   the  sta bili ty   of  the  powe r  s yst ems.  A  s udde n  re duct io n  volt age  sta to r,   a   sta tor   flu x  li nkage   c ou l d  c on ta i n  DC  c ompone nt .  D ur i ng  volt age  dro p,   D F IG   is  f ound  e xpose d  of  tw o  pro blems.   First  prob le m  is:   the  tra ns ie nt   curre nt  a pp e ar ing   i n  the   c oils  of   the   r oto r ;  Seco nd  pr ob le m   is  t he  DC  bus   ov e r vo lt age ,   th at   can  ca us e  pe rformance   de gr a datio n  in   D FI G   s ys te m  pe rturbin g  t he  glo bal  s ys te m   be hav i o r   it  cou ld   dama ge  the  power   conve rters  [ 5] ,  [6].   With  the   increase d  D F IG   pen et rati on  in  el ect rical   gr i d,  performa nce  of the  DFIG a nd  ou t pu t  powe r f luctuat io ns  inje ct ed  un der fa ul t  become  resea rch subje ct s   [ 7].   The   s olu ti ons   pr ese nted   t o  de al   the   low - volt age - rid e - th r ough  di vid e d  in  t wo  gro up s :  ad diti on al   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In t J  P ow Elec   & Dri S ys t   IS S N:  20 88 - 8 694       Adv an ce d  c ontrol strate gy of  DFIG  durin g  s ymm et ric al g ri d  fa ult   ( Ta ri q Ri ou c h )   1423   sy ste m   s olu ti ons  or   im prov e d  co ntr ol  method .  For  the  moderate   vo lt age  dro p  [8],   t he  imp rove d  con t rol   strat egies  a re   us e d  li ke  sta tor   cu rr e nt  f eedb ac k  co ntr ol   [9] ,   de m ag netiz at ion   co nt ro l  [10 ] ,   i nd uctance   emulat in g  c on t ro l  (I EC ) [11] .    The  a uxil ia ry   s ys te m   s ol utions  su c h  as  sta ti c  sync hrono us   c ompen sat ors  ( STA TC O M )   [ 12],  cr owba r   protect ion  ci rc uit  us i ng  a  res ist ance  series   [ 13],  co uld   s olv e  a  pa rt  of   t he   LVRT   capa bi li ty  prob le m s  [13].   S eries  gr i d  si de   conve rter  (SGSC)  t hat  it   is  detai le d  in   [ 14 ],   the  d ynamic   v oltage  resto re r  ( DV R )  is  stu died  in   [15],  s uperc on du ct in g  m a gn e ti c  energy  sto r age  a nd  st or a ge   ene rgy   syst ems  bo t h  a re  c ha racteri zi ng  by  hi gh l y  eff ic ie nt  e nerg y  st or a ge  a nd  powe r  c on tr ollabil it y  un der   f aults   [ 16],  [ 17]   ha ving  a  good   res ult   f or   e nh ancin g  the  LVRT   cap aci ty.   The   strat egies  me ntione d ,   act   durin g  t he  el ect rical   gr id  fa ult  durin g  the  sud den   va r ia ti on   sp ee d of  t he wind  an d   remai n   inact ive in  the  normal  operati on.   In   t his  arti cl e,   a  n e w  str uct ur e  is  s ugge ste d  f or  en ha nc ing   be hav i or   WT  s ys te m  ba sed  DF I G,  reducin g   po we r   fluct uation  a nd   im pro ving  LVRT  capa bili ty.  T he  model  of   DF I G  WT  a nd   t he  hybri d  energ y  stora ge  s ys te m   (HESS )  are   de velo ped  in  MA TLAB/Si m ulin k ;   the  sim ulati on  te sts  are  performin g  t o  validat e   our  propose d  con t ro l.   The  pap e r  is  str uc ture d  as  b eha vior  D FIG  under   fa ult  with   the  ove rall   sy ste m   arch it ect ure  of  the  HES S   are   discusse d  in  se cond  sect ion .  S ta bili ty  stu dy  an d  c on t ro ll er   of  the   HE SS  s ys te m   are  is  stud ie d   in  thir d  sect io n.   Discu ssio n  w it h  the  s imulat ion s   is  giv e n  in  f ourth  sect io n,   afte r  yo u  fi nd   t he   con cl us io n .           Figure  1. D FIG s ys te m       2.   DFIG  S YS TE M U N DER   V OLT AGE  SAG   2.1.   System m od el   A cco r ding  to  t he  Par k  m odel   [18],  the  r otor   var ia bles  is  re ferred  i n  the  st at or   ci rc uit  are   expresse d   by:     ⃗ ⃗   = ⃗ ⃗ ⃗   + ⃗ ⃗ ⃗      (1)     ⃗ ⃗   = ⃗ ⃗ ⃗   + ⃗ ⃗ ⃗    − ( ⃗ ⃗ ⃗   )   (2)     Wh il e  i,   v ,   R ,  ψ   an d   ω   re presents  c urre nt,   volt age,   re si sta nce,   ma gn et i c  flu x,  a nd  r ot or  el ect rical   a ngular  velocit y ,   s   a nd   r   desig nate s th e  va riables   of the stat or a nd th e r oto r .   In  DF I G   s ys te m ,  t he   coils   st at or   ha s  li nke d  to   the   gr i d   di rectl y .   T he   el e ct rical   gri d  de te rmin es   t he   sta tor vo lt a ge v s .   T he   R SC re gu la te s t he   r ot or volt age  v r .  T he  ro t or  a nd st at or   flu x   has  E xpresse d   with :     ⃗ ⃗ ⃗   = ⃗ ⃗ ⃗   + ⃗ ⃗ ⃗     (3 )     ⃗ ⃗ ⃗   = ⃗ ⃗ ⃗   + ⃗ ⃗ ⃗     (4)                                         Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          IS S N :   2088 - 8 694   In t J   P ow  Ele c  &  Dr i   S ys t ,   V ol .  12 , N o.   3 ,  Se ptembe r   202 1   :    14 2 2   –   14 3 0   1424   Wh il e   a  mag ne ti zi ng   i nducta nce  is   denote d  by   L m .    L r   a nd  L s   are   t he  of  the   sta to r   inducta nce   a nd   r otor  inducta nce .  Vr  re pr ese nts  t he  ro t or   volt age;   t his  is  a n   imp or ta nt  va riable  of   the   R SC.  The   ro t or  flu x  va ria ti on   induces a  roto r   volt age ,   with  (3),   ( 4) is  giv e n by :     ⃗   = ⃗   +   ,         = 1 − 2   (5)     The  le a kag e  f a ct or   is  desi gn e d by  σ a nd  the   transient i nduc ta nce  of t he  ro t or   is re pr e sente d by  σL r .   With the  form ulas  ( 5) a nd   ( 2),  we  can   obta in   ( 6) .       = [ . ⃗ ⃗ ⃗    ] − [   +    ]   (6)     The   Vr   form ul a   re pr ese nte d   i n  (6)  sho wn   tw o  par ts;   f irst   is  an   el ect r om a gnet ic   fiel d   ( E M F ),   the  seco nd  it ems   are the  volt age  sag .     2.2.    Grid  f au lt  m od el   of t he  DF IG   Durin g   no rmal   conditi on s ,  w e  can  co ns ide r  the  sta tor  re sist ance  eq ual  t o  zero ,  the  fl ux   of   the   sta t or  can  be  pr ese nt ed by [ 19] .     ⃗   =   (7)     Wh il e  s,   Vs  a re th e  stat or an gu la r veloci ty  and the  sta tor  volt age ter minal . T hen,  us in g ( 6) the E MF is  ( 8).       =  ⃗   =    (8)     Wh il e  sr ,   s  a r e  sli p  a ngular   f reque ncy  an d  s li p.   T he  sli p  s   is  pro portio nal  The   E M F   am plit ud e   sV sLm /Ls  to   the.  Unde r  s ymmet rical  volt ag e dro p, the  flu x o f  the  stat or is giv e n b y [19],  [20] :     ⃗   = ( 1 − ) + −   (9)     Wh il e   p,  s   vol ta ge  sa g   de pt h  and   t he  sta t or  f lux  ti me  c onst ant .   A   po sit ive   se qu e nce   c ompone nt  is   s how n   by  t he  first  it em,   an d  the   seco nd  par t  of  t he   ex pressi on   is   the   DC   co m pone nt.  Usi ng  ( 6),  t he  E MF   can   be   expresse d  by   ( 10) :     ⃗   = − [ ( − ) − − − ( − )  ]   (10)       3.   HESS  CONT ROL LER   AP PRO ACHES   The  mai n  ci rc uit  of   DF I G   a nd   t he  ad diti onal   HESS   are   sh owin g  in  Figure  2.  Th e  D C  li nk   sy ste m   con ta in s   RSC ,  GS C,  DC  ch op per   a nd  HE SS.   The   H ESS  e ne rgy  s ys te m   al lows   a   ba rter   of  the  real   pow er   in   a  sh ort   pe rio d   [ 20] ,  [21 ] .   T he  HES S   c ontroll er  is   use d  to   e nh a nce   po wer  flo w  regulat io n  of  a   DFIG   WT   [ 22 ] ,  [ 23 ].   The  HESS  sy ste m   is  ba sed  on  the  batte ry   who  ta kes  care  of  fluct ua ti on s ,  a nd   on  S uper c a pacit or   (S C )   that  deals  with   fast  tra ns it io ns .  T he  pro po se d  s ys te m  an d  t he  c on t ro l  al s o  imp rove  al s o  the  batte r y  li fe ti me.   The se   a dvanta ges  of  this  s yst em   ap proac h  are :   i )  f ast er  re sp onse   of  t he  r est or at io n  DC  li nk   vo lt a ge;  ii )  l es s   s tress  i n  sto rage  s ys te m;  ii i)   s uppress   ove rvo lt age  in   DC  li nk  volt age.   T he   HES S   c onf i gur at ion  re pr ese nt ed   in  Figure   3,   w hich   i nc lu de  t wo  ene r gy  sto ra ge   syst ems:   s up er - ca pacit or  a nd   batte r y.  T he   H E SS   is  li nk ed  t o   DF I G  by it s  D C  bus  vo lt age .   Wh il e  v sc   an d  v batt   are   the   s uper  ca pacit or  volt age   a nd   batt ery   volt age   re s pecti vely ,  L sc   and  L batt   are  inducto r  pa ra mete rs  of   t he  SC   an d  batte r y.   C sc   a nd  C batt   are  the   filt er  capaci ta nce  of  SC  an d   batte r y.   SW a ,  SW b ,   S W c ,  S W d   a nd  S W e   a re  the   s witc hes   of  dc  c hoppe r .  T he  i batt ,  i sc   r epr ese nt  t he   ba tt ery   c urre nts  an d  t he   SC   cu rr e nts.   V dc   is t he vo lt ag e of the  D C B us .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In t J  P ow Elec   & Dri S ys t   IS S N:  20 88 - 8 694       Adv an ce d  c ontrol strate gy of  DFIG  durin g  s ymm et ric al g ri d  fa ult   ( Ta ri q Ri ou c h )   1425       Fig ure  2.   D FIG  s ys te m  us i ng  HES S         Figure  3 .  Archi te ct ur e  of   pro pose d  H ESS       3.1.    Pr oposed   c ontr ol   The  c ontr oller   ad opte d  f or  the  HES S   s yst em  is  s how n  in  Fig ure   4 .   T he   mai n  obje ct ives   are  decr easi ng   the   ti redness   on  t he  batte ry  an d  resto rin g  t he  DC  bus   volt ag e  ra pid ly ,   the  op e rati ng  ti me   of  the   batte ry  syst em   increase s  [ 24 ] .   D ur i ng  cha r ge   /  disc harge  var ia ti on,  t he  necessa ry  po w er  to  bala nce  and  to  smooth  the  flo w  of  po wer   in  the  DC  bus  is  cl assifi ed  in  two  te r ms,  (i)  tr ansient  po wer   (P tr ),   an d  (ii)  a ver a ge   powe r  ( Pm ).  T he powe r bala nc e can be  ex pressed:      ( ) −  ( ) = ( ) +  ( ) = ̄ + ̂    (11)     W he re,  P sc (t) , P b (t), P rsc (t)  and P gsc (t )  ar e SC   powe r ,  b at te r y   powe r ,  rsc  po wer a  gs c  pow er  re sp ect ivel y.    Fo r  r e gula ti ng   the volt age  of t he DC l in k,  t he  d el ive red HE S S po wer  is:     ̄ ( ) + ̂  ( ) =    (12)                                 Fi gure  4 .  HE S S  co ntr o l l er sy ste m     The  t otal cu rr e nt HESS   sy ste m   is:     ( ) = ( ̄  ) + ( ̄   ) = ̄ ( ) + ̂  ( )   (13)     T he v oltage lo op can  b e  used  to dete rmi ne  t he  total  c urre nt :     ( ) = ̄ ( ) + ̂  ( ) = −   + _  ∫       (14)         +   +   +   PI     LPF     PI   V b /v sc   PMW   +   +   +   +       +   PMW     +   PI   +   +   +   +     -   +     -   +   -   +     +   +   +   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          IS S N :   2088 - 8 694   In t J   P ow  Ele c  &  Dr i   S ys t ,   V ol .  12 , N o.   3 ,  Se ptembe r   202 1   :    14 2 2   –   14 3 0   1426   K p_vdc   an d  K i_v dc  ar e  the   inte gral   an d  t he  pr oport io nal  coe ffi ci ent  con t ro l  l oop   of  the  DC   li nk   volt age,  wh e re   V ref ,  V er   a nd  V dc   represe nts  re fer e nce ,   er ror ,   and  meas ured   of  the   DC  bus  vo lt age   value   r especti vely .  E f fici ent   total   cu rr e nt  s har i ng  is  re qu i red  to   ac hieve   faste r  V DC   r ec ov e r y  a nd  a n  excell ent  perf orma nce .   The   a ver a ge  value   of   i T   is  ta king  by LP F   ( 15)  g i ve  the  av e rag e  curre nt :      ( ) = ̄  ( ) = + ( )   (15)     Wh e re  i bref  (s )  and  ω c   a re  the   ref e ren ce   cu rr e nt   of  t he  batte ry   a nd  cut - off   f reque ncy   [ 25] .   The   batte r y  s ys te m   determi nes  t he a ver a ge value   of the c urre nt. The  unco mp e nsa te d power   P b _uncomp   (s)  is ex pr ess ed   by :     −  ( ) = − ( ( ) −  ( ) ) ( )     (16)     Fo r  raisi ng  pe r forma nce  of  th e  su pe r  ca pacit or,  the  unc omp ensated  powe r  is  us ed .  The  c urren t  c on t ro ll er  f or   SC (i scref   (s )) f or SC  is:        ( ) = ̂  ( ) + [ ̄ ( ) −  ( ) ] ( )  ( )   (17)     The  er r or   between   real  cu rrent  an d  the  ge ner at e d  cu rr e nt  of   t he  batte ry   with  the  s uperca pacit or   ref e ren ce   c urre nts  is   fee ding   to  c orrecto r   (PI ),  an d  the n  t he  du t y  rati on  is   ge ner at e d.  T he  method   pu rpos e  is  t o  regulat e  the  D C  volt age  duri ng  the  distu rb e d  reg ime ,  th us  to  gu a ra ntee  the  powe r  balance.  The   be ha vior  of   the  H ESS   de pe nds  to   the  SC ,  the   batte r y  a nd  RSC   c urre nts  durin g  t h e  var ia ti on  of  th e  interme diate   ci rcu it   vo lt age .   The  s mall  D C l ink   volt age  vari at ion  of t he  ca n be  giv e n  as:          = ′ +   ′ +   ′   (18)     Wh il e   ∆V dc   re pr ese nt  t he  DC   volt age  va riat ion .  G b ,   G sc   a nd  G rsc   a re  res pec ti vely  the   im pe dan ce   sig nals   of  SC ,   batte ry  a nd  RS C.   ∆i ’ sc ,  ∆i ’ b att   an d  ∆i ’ rsc   re pr esents  t he   c urr ents   var ia ti ons   of  SC   s ys te m,   batte r y   s ys te m  a nd   RSC  sy ste m   re sp ect ively .     3.2.    S C  curre nt   l oop   The SC  curre nt   f un ct io n   is e xpress ed  by:       _  =  _   _       (19)      _  =  _  .  _  ( 1 +  _  .  _  .  )     (20)     Wh il e  G cl_sc   and   G ol_sc   re pre sents  cl ose d  loop  a nd  the   open   lo op  res pe ct ively.   K i_sc  and  K p_sc  pres ents  the   integral  a nd   t he   pro portion al   coeffic ie nt   cu r ren t   c on tr oller   of   t he  SC . H sc   is  the  supe r  cap aci tor  cu rr e nt  ga in  of   the  c ontrol   lo op f ee db ac k .   T he   SC   c urren t   bode  p lot   on  open   lo op  is   pres ented   in   Fi gure   5  ( a ) . Th e   SC  cu r rent   con t ro ll er  pa ra mete rs   a re   d et ermine d b y  S ISO to olbo x :  K p_ sc  = 0 . 25   an d K i _sc  =  180 .     3.3.    Ba tt ery  c urrent  lo op     The   batte r y   open  lo op   ( G ol_b )  is give n b y:      _ =  _  _     (21)     In   Ta ble  1  K i_ b ,   K p _ b  represe nts  the  batte ry  current   inte gral   and   th e   batt ery   c urre nt  propo rtion al   c oe ff ic ie nt   resp ect ivel y  of   the  correct or .  H b   is  the  gai n  feedbac k  of  th e  con t ro l  lo op  current   of   t he   batte ry   desig ne d  in  (21) .  T he  batte ry   cu rr e nt  bode   pl ot  is  pr ese nted   in  Fig ur e   5  (b) .   The   paramet ers  c ontro ll er   is   dete rmi ned  by   SI S O   to ol box :  K p_b  = 0 . 53   a nd K i_b  =  120 .       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In t J  P ow Elec   & Dri S ys t   IS S N:  20 88 - 8 694       Adv an ce d  c ontrol strate gy of  DFIG  durin g  s ymm et ric al g ri d  fa ult   ( Ta ri q Ri ou c h )   1427       (a)   (b)     Figure  5 .  ( a )  S C curre nt co ntr ol B ode  plo t   a nd  (b)  batte ry cu rr e nt contr ol   B od e  p l ot       Table  1.  T ra ns f ers   f unct io ns   of the   HE SS   sy s te m     Du ty  Cy cle of the  SC in d u cto r  cu rr en t    sc _ sc ( C ) 2 ( 1 ) ( C ) ² ( 1 ) ² sc dc sc L id sc sc sc sc sc i v s d i G L d L s s d R +− == + + −   SC cu rr en t to o u tp u t vo ltag e    _ ˆ ( 1 ) ( ) () ˆ ( C ) 2( 1 ) dc sc dc sc L iv sc sc dc sc L sc v d v L i s Gs v d i i −− == +−   Du ty  Cy cle of the  b attery in d u cto r  cu rr en t    _ ( ) 2( 1 ) () ( ) ² ( 1 ) ² b b dc b L i d sc b b b b b i c v s d i Gs L d L C s s d R +− == + + −   SC co rr ecto r   _ _ _ ( ) ( ) p i s c i s c p s c Gs K K s = +   Battery  corr ecto r    _ _ _ ( ) ( ) p i b ib pb Gs K K s = +   DC  Bu s   v o ltag e corr ecto r   _ _ _ () ) ( p i v d c i v d c p v d c Gs K K s = +       4.   SIMULATI O N S   A ND D I S CUSSIO NS    Fo r   validat e  t he   ef fecti vene ss   the   sug gest ed   syst em,  th e  DF I G  s ys te m  with  the  H ESS  de sig n   is   est ablished   in   M A TLAB/ Sim ulink ,  for  c hec k ing   the   ef fect iveness   of  t he  su ggest e d   s c he me ,  a   wi nd  fa r m  is  us e d,   it   is  co nsi sti ng   of   si x  DF I G  s ys te m ,  T able  2   s hows  the  el e men t s   of  eac h  DFIG .   Th e  wi nd  sp ee d  var ia ti on  a nd  t he  sa g  volt age   are   sho wn   in   Fig ur e   6  a nd  Fig ur e   7.  T he   Fig ure   8  s how  th e  r ot or   wi nd i ng   current  with  t he  tra diti on al   scheme   unde r  sag  vo lt age .   With  the  sug ge ste d  s ys te m,  the  pea k  of   t he   ro t or  current  has   be en  decr eas ed   s how  Fig ure   9 .  With   HESS  int o  DF I G   sy ste m,  the   act ive  powe r  i nject ed  i nto   t he   netw ork bec ome s m or e   sm oothe n  with  Fi gure   10 ,  preci sel y betwee n   the  t wo m om e nts   t 1 =0.8s a nd t 2 =1.4s.             Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          IS S N :   2088 - 8 694   In t J   P ow  Ele c  &  Dr i   S ys t ,   V ol .  12 , N o.   3 ,  Se ptembe r   202 1   :    14 2 2   –   14 3 0   1428   Table  2.   Para m et ers   use d f or the sim ulati on   Elemen t    Desig n atio n   v alu es   DFIG   Po wer   6 ×1 ,5 MW   V s   Stato r  v o ltag e    6 9 0  V   R s   Res istan ce of the  s tato r  co ils   0 .00 4 8  m Ω   L s   Ind u ctan ce of the  s tato r  co ils    0 .13 8 6  m H   R r   Res istan ce of the  r o to r  co ils   0 .00 5 4 9  m Ω   L r   Ind u ctan ce of the  r o to r  co ils   0 .14 9 3  m H   f   Frequ en cy   5 0  Hz   V dc   DC  v o ltag e   1 1 5 0  V   Cd   Cap acito r  o f  th e dc  link   10µF   fs   Switch in g   f requ en cy   1 0  KHZ           Fig ure  6.  Wi nd sp ee d  e voluti on           Fig ure  7. G rid vo lt age           Figure  8. Roto r  curre nt w it ho ut  H ESS  strate gy       Figure  9. Roto r  curre nt w it h t he  H E SS  st rateg y           Fig ure  10.  Re a l   powe r       The  cu r ve  of  a   reacti ve  powe r  obta ine d   by   the  sug gested   is   kep t  ar ound  z ero   with  the  H ESS  s ys te m   Fig ure  11 .  The   DC  volt age  overs hoot   is  s how n   in  Fig ure   1 2,   the  vo lt ag e  drop   ca us es  an  ove rvolta ge   peak ,   wh ic h  reac hes   1425  with  t he   tradit ion al   s yst em   as  it   is  sh own,   a nd  this  vo lt age  val ue  can  cau se   a   m at erial   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In t J  P ow Elec   & Dri S ys t   IS S N:  20 88 - 8 694       Adv an ce d  c ontrol strate gy of  DFIG  durin g  s ymm et ric al g ri d  fa ult   ( Ta ri q Ri ou c h )   1429   dama ge,   with   the  pro po se d  sy ste m   this  peak  ha s  disapp ea re d .   D ur i ng  a  s ymmet r ic al   vo lt age   di p,   the   perfo rma nces   of  the   DF I G   with   th e  tra diti on al   sy ste m  a nd  t he  propose d  syst em  a re  e valuat ed.  T he   simulat ion s   ca rr ie d  out  with  or   with ou t  the   HESS  syst em   show  t hat  the   eff ect ive ness  of   t he  res ults,  wh ic h  made  it   possibl e to im pro ve  th e b e hav i or of t he DFIG  w hile  protect in g  it .           Figure  11. Rea ct ive pow e r       Figure  12. DC - li nk   vo lt ag e       5.   CONCL US I O N   A  ne w  c ontrol   scheme  f or   wind  tu rb i ne  base d  D FIG  s ys te ms,  w hich   a  HESS  a nd   it   con tr ol   ar e   employe d  to  i mpro ve  the   D FI G   syst em   be hav i or ,  ha s  be en  e value d.   T he  pr opos e d  s ys te m  is   ben e f ic ia l  to   impro ve   the   be hav i or of   the  DFIG s ys te m,   an d offer  a   best   tr ansient   perf ormance  unde r  a   disturbe d regi me .   The   res ults  of  the  sim ulati on   s how s   that   th e   H ybri d   E ne r gy  St or a ge   S yst em  ca n  sm ooth   ra pid l y   the   act ive  powe r  flu ct uati on s ,  kee p  react ive  power  a rou nd  zer o   an d   th e  same   ti me  re du ci ng  the   vo lt age  var ia ti on  of  the  interme diate   ci rcu it .  T o  ha ve   a  broad   view ,   our  f uture  w ork  will   deal  w it h  the  pro pos ed  syst em  duri ng   a n  asym metri c fa ult.       REFERE NCE S    [1]   S.  Hu,   X.   Li n ,   Y.  Ka ng ,   and  X.  Zou ,   “ An  i mprove d   low - v olt ag e  r ide throu gh  con trol  strategy  of   doubly   f ed   induc ti on   gen er at or  during   gri d  fau lt s , ”  I EE E   Tr ansacti ons  on  Powe r  E lec tronic s,   vol   26,   pp.   3653 - 3665 ,   Dec em b er  2011 ,   doi:  10. 1109 /T PEL. 2011 . 216177 6.   [2]   J.  Liang,   W .   Q ia o,   and   R.   G.   Harl ey ,   “Fee d - forward  tr ansient  cur r ent  cont r ol  for  low - voltage  r ide - throug h  enha nc em en t  of   DF IG  wind  turb ine s,”   IE EE  Tr ansacti ons  on  ener gy  Conve rs ion ,   vol.   25 ,   pp .   836 - 843,   Sept em br e  2010,   doi :  10 . 1 1 09/T EC . 2010. 20 48033.   [3]   T.   R iouc h ,   R.   E l - Bac h ti ri ,   and  M.  Salhi ,   “Robu st  slidi ng  mode  cont rol   for  smo othi ng  th e  ou tpu t  power  of   DF IG   under   fau lt gri d , ”  Int ernati onal   Re v ie w  on   Mode ll ing  and   Simula ti ons ,   vo l. 6 ,   pp .   1264 - 1270,   Aug ust.    [4]   E.   Trembla y ,   S.   Atayde,  and  A .   Chandra ,   “Compara t ive  study  o f  cont ro l  str at eg ie s  for   the  doub ly  fed   indu ct ion   gene ra tor  in  wi nd  ene rgy  conv ersion  sys te ms:   A  DS P - 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