In te r n ation a l Jou rn al  o f Po we Elec tron ic s an d   D r ive S y stem  (IJ PED S Vol.  11, No.  1, Mar ch 2020,  pp.  10~23  IS S N : 2088- 86 94,  D O I :   10.11 5 9 1 /ij ped s . v11 . i 1.pp 1 0 -2 3           10     Jou rn a l  h o me pa ge :  ht tp: //i j p eds.i a esco re .com  Performance enhancements of  D F IG  wind turbine using   fu zzy-feedback li nea r ization cont r o ller augmented by hi gh- g ai observer       Kada  B ou reg u i g 1 A b d e lla h  M ansouri 2 Ah me Ch ou ya 3   Oran   U n i vers ity  o f   S c i en ce  and   Tech nol og M o ham e d   Bou d ia UST O- MB ,   A l g e r i a   Nat i o n al  P o l y t ech ni c Un iv e r sit y   O ran,  Al g eria  Dep a rtm e nt of Elect rical  En g ineer ing,  D jil l a l i  B ou naam a Un iv ers i t y ,   A lg e r ia         Art i cl e In fo     ABSTRACT A r tic le hist o r y :   Re ce i v e d  A pr 17,  2 0 1 9   Re vise d Ju l 2 2 201 9   Ac ce p t ed  Au g   1 2 ,  2 019      Th is   p aper  p ro p o s e feed back   l in e a ri zati o n   co ntro o f   d o ubly   fe in du c t io n   gen e rator  bas e win d   e nerg s y stem f o im p r ovin g   d ecou p l e d   co n tr o l   o f   t h e   acti v and   r eactiv po wers  s tato r.  I o r der  to   e nh an ce   dyn am ic  pe rform a nc e   of   t he  c o n t r o l ler  s t u d ied ,   t he  a dop ted   con t rol  i s   r ei nf orced   b y  a   f u z z y  l o g i c   c o ntrol l e r .   Thi s   a p p ro ac h   is  d e s ig ne d   with ou a n mo de of  r o t o fl ux  est i mation.  T he  d iffi culty  o f   me as u r in o f   r otor  f lu is  o v e rco m e   b us ing   hi gh  g ai ob server.  The  s t abilit of   t he  n on l i ne ar  o bserver  i s   pr o v e d   b the   Ly apu nov   t h e o r y.   N um erical   s im u l a t i ons  u sin g   M ATLA B-S I M U LINK  sh ow cl early   t h e   r o bus tn ess   of   t h e   p ro po sed  con t rol ,   p arti cula rl t o   t h e   d i s t u r ba nc e   re je c t io a n p a ra me tric   v a r ia tio ns  c o m pa re with  t he   conventional   method.   K eyw ord s :   DF I G   F e edbac k   l ine a riza t i o n   c o n tr ol  Fu zz y   l ogi H i g h  gai obse r ver   Lya p u n ov sta b il ity   Th is  is a n  o p en   acces s a r ticle u n d e r t h CC  BY-S A  li cens e   Corres pon d i n g  Au th or:   Ka d a  Bou re gu ig O r a n  U niversi t y  of  S c i e nce   an Tech no l o g y  -  M oh am ed Bo u d i a f ,   U S TO -MB,  BP   1505 E l  M 'N aoue r,  3 1 000  O r a n ,   A l ge ria.  Em ail:  kada. b o u reg u i g @ u niv- usto.dz       1.   I N TR OD U C TI O N   The  wind  e ner gy  i s  a  p ollution -free  and  ef f ect ive  s o urce. There fore , a   win d  p o w er ge n er atio n s y st em   bec o me o n o f   t he   p o t e n t i a l   s ourc e s   o f   a l t e r nat i ve   e ner g y   for  the   fut u re   [ 1].   Ene r gy   c o n sum p ti on   o ve r   th e   l a st   c en tu ry  h as   i n c re as ed  s i g nif i c a nt ly  due   t o   th e   g r ea t   i ndu s trial i za tio n.  R e cen tl y,  p ar t i c u l a i n t e re st  h as   b e en  g i v en  t o   g e n e rat i ng   e l ect ri ci t y   f ro ren e wab l en erg y   s ou r ce s.  O f   al re newa bl e   source s,  w i n d   e n erg y   ho lds t h la rge s m a r k e t   s har e   a n d   i s   ex pec t e d   t o   ma inta i n   r api g r o w t h   i t h co mi ng   y e a rs  [ 2 ] Win d   e ne rg syste m ha ve  r ece ive d   c o n si d e r a ble  a t t e n tio o v e r   t he  p as dec a de  a one   o t h mos t   p r o m i sing   r ene w abl e   ene r g y   s o u rc es   due  t ne ga tiv e   e n v i r onm en t a l i n fl u e nce s  a nd the   h i gh  c o st o f c o n v e n t i on a l  ene r gy  s o urc e s. In  th i s   c onte x t,   s ever al  c o u n tri e s   have   t urne to  e x p lor e   t he  w in d   e ne rg s ector,   lead i ng  r e se arc h ers  to  c on d u ct   rese arc h   t im pro v t h e   e f fi cienc y   a nd  p o w er  o e l ec tro m ec hani c a l   c o nver s io a n qua lit o f   p ro vi d i n g   e n e r g y  [ 3 ] . T o   m e e t  e n e r g y   n e e d s ,  i t   i s  i m p e r a t i v e   t o  f i n d   a d j u s t e d   an fle x ibl e   s ol ut i ons  b y   red u c i n en e r gy  con s um pt io o r   i nc rea s in en e r gy  pr od uc tio b y   a dd i ng  p o w e r   p l a n t or  i mpr ovin g   t he  e ff i c ie nc o f   e x i s tin in sta l lat i o n s In  a d d i t i on,   t he   d y n a m ic  i m p ro vem e nt  o the   perf orma nce   o f   r enew a b le  e n e r gy  s y stem s,  w hos e   no n-l i ne ar  c hara cteris t i cs  a re   p art i cu larl impor ta n t ,   espec i a l l y  w i t h   t h e  r a p i d  g r o w t h   o f  t h e i r  u s e .   T h e r e f o r e ,   the  c o ntr o of   t he  W in P o w e Con v er sio n   S ystem   (WECS )   b a s e d   o n   d o u b l fee d   i n d u c t ion  ge ne rat o (DF I G)  w ith   i nt e r m itte n t   i n p u w i n d   s pee d   i pa rtic ula r   i ntere s t   i n   t he  e nerg an c o nt r o l   c o m m un i tie s.  D F I G are   pote n tia l   c a n d i da t e for  h i g h   p o w er  w i nd  s y s t e m be ca u s e   t h ey   c an   g en e r a t re ac t i v e   c u r re n t   a nd   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
Int J  P o w   E l e c  &  D ri S yst  IS S N :   2088- 86 94       Perf orm anc e enh a n ce m e n t o f   D F IG   wind tu rb ine usi ng fuz z y-fe ed back  lin e a r i za t i on …  (K ad Bo ure g u i g)  11 pro duce   c o n s t a nt  freq u enc y   pow e r   f or   v ar ia bl e   s p ee o p e ra tion.   H o w e ver,   t he  m a i disa dva nt a g of  t he   D F I G   i it bru s hes  an sl i p   r ings  s truc ture w h i c i n v o l ves   pe rm anent  ma in t e nanc e   a nd  r e duce s   t he  l i f t i m e   of  t he  m achi n [4].  T h i ty pe   o ge ne rat o rs  h as  b ee w i del y   u se d   fo wi nd   s y s t e ms  [ 5 ] Th e   co nt ro l   and  opera tio o f   t hese  s ys t e ms  h as  b ee t h sub j ec of  m a ny  resea r c proje c t i n   r ec ent  year [6] .   I t h i s   perspe c tive ,   v a r io us  s t u d i es  h ave  be en  p r o pose d   i [7-9]   t o   c o n t r ol   w in t u rb in e   sy st ems  b a se d   DFIG  f ro the   clas sica c o nfi gura t ion s   b y   a p plic a tio of  F i e ld  o r i e n t e c on t r o l   ( F O C)  s t r ate gy.  H ow e v er,   t h e   WT-D F I G   is  h ig hly  n onl i n ea r system wi t h   s tro n g   c ou p lin gs  b e t w een  t he d if fe re n t  v ari a bl es  o f   t h e sy st ems.  I n   t h i c o n t e x t,  m any  n o n l ine a c o n t r o l   m e tho d have   b e e deve l op ed.   P e ngha Li  e a l   [ 1 0 pro poses  a   n o n   l i n e a c o ntr o ller   base o n   s t a t e   f ee d b ac k   li near i z a t i on  stra t e gy  t o   r e d uce  su b-sy nc h r onous   c o nt rol   in t e racti o n   in s e ri e s -comp e n s a t e d  doub ly  f e d  i ndu c t io n   g e n e r at or  ( D F I G )-ba sed w i n d   p o w er  p la nts.   I n  [1 1 ]   t h e a u t h o r s have  use d   a r o b u st n onl i n ea r fee dba c k  l inea r i zat i o n   c ontr o l l er  base d  s lid in g m o de   con t ro to   r el ie ve   s ub-s ync hr on o u c o n t ro in tera ct i on  i n   d o u b l y-fe in d u ct i o n   ge nera tor   ba se w i n d   far m con n ec ted   to   s eries-c o mpe n sa ted   tran sm iss i o n   l i n e s The   t w o   a f o remen t io n e d   w o rk sh o w   g ood  perform ance s.  H ow e v e r ,   t h e   aut h ors  d i no t   use  a   n o n l i nea r   m ode a n D F IG   W i nd  T u r b ine   c o ntr o l   sc hem e   is  b ase d   on ve c t or c o n t r ol.   In add i tio n,  the  s t a t e s of  t he  D F I G   a re supp ose d  to be  m ea sur e d.   D jil lal i   e a l   [ 1 2 ha ve   u se N e ura l   I npu t-O u t p ut  F e e d b ac Li n ea ri zat ion   C ont rol .   T h e   n eu ral  con t ro l l er  i ba se o n   a   R e c u rr en H i g h   O rde r   N e u ral  N e tw ork,   t ra ine d   w i t h   an   E xte nde d   K a lma n   F il ter .   T h i s   las t   m eth od  us es  a   s im pl e   P I   c ontr o ller   t o   d ef ine   t h co n t rol  l aw   d efine d   b re l a ti on sh ip  lin ki n g   t h e   n ew   i n t e r n a l  i n p u t s   t o   t h e  p h y s i c a l  i n p u t s .  T h e  s a m e   s t r a t e g y  c o n t r ol  h as  b ee a p p lie i n   [ 13]   b a s ed  on  the   line a r   qua dra tic   r eg u l ator  ( LQ R).   D u e   t o   t he  l i m ita tio ns  p re se n t e d   b y   the   tw lin e a con t ro llers  t he   P I   a nd  the   L Q w h ic ha ve  a   l ow   r obus t n ess  to  p ar am eter  v ar i a t i o n as  w ell  as  to  u n b ala n c e grid  vol ta ge   w h i c h   h a v di r e c t   effec t o n   t he   dyna mic   pe rfo rm anc e   o t h syste m ,   a n d   p o ses  se r io us  p r o b l em s,  s uc a s   o sc i l l a tio ns   o t h st a t or  pow er  a nd   t he   g e n er at or  t orq u e,   w hic h   a re   d e t rim e nta l   t o   t he   m ec han i ca l   s y s t e m   a nd  t h e l e c t rica netw ork  [1 4].   In   t hi p a p e t h Fe ed b a ck   lin e a r i zat ion   t ech ni q u e   i co mb in ed   w i t h   F u z z y   l og ic  t form   F uz zy-  F e edbac k   L i n e a riza tio Co ntr o l l er  a ppl ied   t o   a   n o n -l i n e a m odel   o D F IG   t o   impr ov e   the   pe rfor ma nc o f   t h e   syste m   s uc a s   t he  r e s po nse   t i m e   ,   r obus t n es a g a i nst para me ter   v aria t i o n s   a n d   t he  s e n s i t i v i t y  to  per t ur b a tio ns  (u nb a l an ced   g ri d   vo lt ag e )   . Th i s   n e w   m e t hod   i aug m en t e d   b y   Hig h   G ain   Ob serv er  ( HG O)  m ai n l y   us ed   t est i ma t e   g e n era t o r   r otor   f lu x,   b a s ed  o t h m easure m ent  o f   r oto c u rrents   ,stator  v o lta ge a nd  t h e   m e c h anica l   spee d.   T he   e ffec t i v e n e s o f   t he  p rop o se c ontr o l l er   i c o m p are d   t the   c o n v e n t i ona l   F e edbac k   l i n e a r i za t i o n   con t ro l b y   s im ula t i o resu lts  i Mat l a b  S imul i nk.       2.   MODELING OF S T U D I E S Y S T EM  A s   s how in  F ig ure  1   t h s y ste m   i c o m pos e d   o t w pa rts;  t he  f irst  i th c onve rs ion  o f   t he   k ine t ic   ene r g y   o t h win d   i nto  m e c h an ica l   e n e rgy   via  t u rb ine  a nd  the   s ec on d   is  t he   c o nver s io of  t he  m ec han i ca l   ene r g y   a t   the   leve l   of  t he  t u r bine   s ha f t   i n t elec t r i c a l   e n e rgy   v i a   a   dou b l e-f eed   g e n era t o r Th st ato r   i con n ec ted  d i rec tly  t t h gr i d   a nd  i t ro tor  a l s o   v ia  a   s t a t i c   con v er t e wh i c al lows  d e l i v e r i n the   nec e ssary   c o nt rol   vo lt ag es o f   t h e   st at o r  p o w ers.           F i gure 1 . S yst e under  st u d y       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                         I SSN: 2088- 8694   I nt   J  P ow  Elec   & Dr i   S y st V ol.  11,  N o.  1 , Ma r  202 :    10  – 23   12 2.1.   Turb ine   mod e l   The   a e rod yna m i po w e app e a r in g at  t he  ro t or  o f t h e   t u rb i n e is  th e n  wri tt en  [ 15 ].    P ρC λ, β SV     (1)     Where :   ρ   i t h e   a i r   dens it y an S  the  s w e pt surfa ce  ar e a   of  t he   t ur bi ne ( π R   V   i t h e   w i nd  spe e ( m /s),  C λ , β   i the   pow er   c o e fficie nt  o the   turbine ,   λ   i the  tip  s pee d   r a t io    a nd  β  is the  p i tc ang l e.  The  tip  s pee d   r atio  i s :      λ ω    (2)     wher e:  R   i th ra di us  o t h e   turbi n ( m a n ω   i the  speed   t urbi ne  ( rad/s). F igure  show the  cur v of  t h e   pow er  coe ffic i e nt  v ers u λ  for a  c onsta nt  v a l u e  of the  p itch  a n g l β.          F i gure   2. Ty pi c a l c u rve  of p o w e r  c oeffi c ien t     2.2.   Dy n a mi que mo d el   o f DFIG  The   m a them at i c a l   m ode l s   o f t h re DFIG phase in t he P ar k   fr am are writt en a s fol l ows [16]     v  R i  φ   ω φ    v  R i  φ   ω φ    v  R i  φ    ω ω φ  v  R i  φ    ω ω φ     (3)      φ  L i  M i    φ  L i  M i    φ  L i  M i   φ  L i  M i      ( 4 )     Where  R R are  t h e   rotor  and  st ator  r e s i s ta nc e s r e spec t i ve ly L ,  L ,  M   a r e   t he  r otor,  stat or  a nd  mutua l   i n d u c ta nces,   re spect i v el y ;   i    ,  i   are   the  st a t or –r ot or  c ur rent  c ompo ne nts;  v    ,  v   a r t h com p o n e n t s   o the  stat or–ro t or  vol t a ge;  φ    ,   φ  are  the  stat or–ro t or  f lux  c o mp one n t s ;   ω  ,   ω   ar th e   rota ti n g  and  s t a t or  p ulsa t i ons,   r e s pe cti v e l y.   The  mode l   of  D FIG  ac cordi n g to t he  r ot or c ompo ne nts  i s   r epr e sen ted  b y   t he fo llow i n g  e qua t i o n s [ 15].        a i  ω i  a φ  a ωφ  a v  a v      ω i  a i  a φ  a ωφ  a v  a v  φ    R i  ω φ  ωφ  v    φ    R i  ω φ  ωφ  v         (5)  0 5 10 15 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 T i p s p e e ra t i o   Po w e r   co e f f i ci e n t   C p B= 0 ° B= 2 ° B= 4 ° B= 6 ° B= 8 ° Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
Int J  P o w   E l e c  &  D ri S yst  IS S N :   2088- 86 94       Perf orm anc e enh a n ce m e n t o f   D F IG   wind tu rb ine usi ng fuz z y-fe ed back  lin e a r i za t i on …  (K ad Bo ure g u i g)  13 wher a  σ σ  ,   a σ  ,  a σ  , a  σ σ  ,σ 1   ,  b R     C  ,   C  ,  T  ,  T   σ  i s t h e di sp e r sio n   c o e f fi ci en Th e el ect ro me c h ani cal  dy n a mi c   e q u a t i on  i s t h e n  gi v en  by      ω  φ  i  φ  i   C  C     (6)    w h er is  t he   numbe of  p o l pa irs;  J   i th iner tia  o t h sha f ,   C   i th torq ue  o t h gene rat o .A l l   fric ti on s on  th i s  shaf t   a re  incl ude i n   C  We  put   i  ,i  , φ  , φ  , ω  x ,x ,x ,x ,x     The sys t em  (6) is then  w rit t en  i n the  form   x f x g x u     (7)     Where   f x   f x a v    f x a v    f x v    f x v    f x      ( 8 )     u v   v   ; g x  a 0 10 0 0a 01 0     (9)  An     f x a x ω x a x a x x a v    , f x ω x a x a x a x x a v    f x b x ω x x x f x b x ω x x x      f x C x x x x C C C        3.   FEEDBACK LINE A R I Z A TION  C ONTROL   To  d e v e l o p   n o n li nea r   c on tro l   o t h ac ti ve  a nd   r ea ct ive   p o w ers  o f  s t a t o r ,  t h e   f e e d b a c k  l i n e a r i z a t i o n   st r a te gy  is  p r o pose d T h is  t e c hn ique   c on s i s t t o   t rans for m   nonl i n ea syst em into  line a r   one s,  s tha t   l i n e a r   con t ro t ech n i q u es  c a n   b a p p lie d.  T h i tech ni q u is  p oss i b l t hro u g h   c ha nge   o varia b le a nd  b y   c h o o s in a   su i t a b le   c o n tr o l   i np u t   [ 17].A ccor d in t o   t h e   m ode l   of  t h e   D F I G   devel ope a b o v e,  a nd  r eca ll in t h at  t he   refere nce   i s   c h o se s o  tha t it s   com p o n en ( d )   c o inc i de s   w i th   t h e   st a t o r   vol ta g e   v e c t o r,  t hi sy st e m   h as  a i npu varia b l e t h e v o lta ge   a pp lied to  t he rot or  v  v    a nd  as outp u t var i ab les t h e   a c t i v e  and  r eac tive   pow e r   a the   st a t or  P ,Q  d ef in ed  b y:    P v  i  v  i  Q v  i  v  i      ( 10)    Th st ato r   p owers’  c o n t r o l   l aw  i c o mput ed   a cco rdi ng  t o   t h e   r ot or   c ur rent  m ea su r e m e nt  a n d   est i ma t e rot o flu x The   l a t t e r   c om es  f r o the  pr o p ose d   h i gh  g a i o b serv e r S ubsti tu tin i    a nd  i    i (10)  b y   th ei r c o un t e rp art s  e x t ract ed  f ro m t h e   t w o   l a st  e qu at io ns o (4) , one has:    P v  φ    v  φ    Q v  φ     v  φ        (11)   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                         I SSN: 2088- 8694   I nt   J  P ow  Elec   & Dr i   S y st V ol.  11,  N o.  1 , Ma r  202 :    10  – 23   14 A r rangin g  ( 11)       P φ  v   v  φ  v   v  Q φ  v   v  φ  v   v     (12)      D i ffere n tia t i n g   ( 12) unt il   a inp u t  a ppear   P v  v  v  v  Q v  v  v  v     (13)      Wri t e   the  la st e qua tio n a s  fo l l o w s     P  v   v   v  v    v  v  Q  v   v    v  v    v  v     (14)      It  i s d e si re d   to  re g ul a t e   th e out put  q u a nt it i e P and  Q to t heir  r espec t ive   re fer e nce   va l u e   P    and  Q     F o r this p urp o s e   d efin in g t h adj u s t m e n t  e rror   e P  P e Q   Q    (15)      D e fi ni ng  the i n pu t o f   t he D F I G   syste m     u u  u  v   v     (16)    Rew r i t i ng ( 1 4 )  in the  ma tri x  for   P Q   v   v   v   v    v    v    v   v   u u    (17)       Rew r i t i ng t h new   i n pu ts  V an V in  t he f orm  (1 8)    P V Q V     (18)     F r om (19)  w e ca n w r i t e     P Q  0 0  V V    (19)      F r om (17)  and  (18)  t he  c o n tr o l   l a w  is gi ve as    v  v  E x    Ax V V     (20)      wh ere    A x    v    v    v    v   a nd  E x    v    v    v   v    Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
Int J  P o w   E l e c  &  D ri S yst  IS S N :   2088- 86 94       Perf orm anc e enh a n ce m e n t o f   D F IG   wind tu rb ine usi ng fuz z y-fe ed back  lin e a r i za t i on …  (K ad Bo ure g u i g)  15 The   re fer e nce   ac tive   pow er   P i s   g e n era t e d   by  MP P T   a nd  the  r eac t i ve   p o w er  Q is  d ef ine d   by  th e   gri d   t sup por t   the  ne tw or vo l t a g . T fo llow   t h e   tra j ec t o r y   o     a nd  Q    ,   w use  PI  c ontr o l l e r   impo sed  t o   t he li n ea rize syst em   [ 17].  The  new   i n p u t v  i s   g i v e n  by     V V  P  k  e k  e dt Q  k  e k  e dt    (21)        4.   HI GH GAIN OBSERVER FOR FLU X   E S T IMA T ION   We  i nte n to  c ons truc s u c h   a o b se rver bas e o n   t he   m e a s u rem e nt  o the   rotor  c u rr ents,  speed  a n d   vo lta ge s [15]  the  p ri nci p l e  is show n in  F i gur 3.           F i gure   3.  R o t or   f lu x o b serva t i on  stra teg y     The   est i ma t e fl u x   c om p o ne n t φ  , φ    a re   u se i n   t he   c om pu ta ti o n   o t h F B la w . We   p ropos to imp le me nt  a  r ot or  fl ux  obse r ver  in orde r  to   stu dy i t s pro p e r ti e s F r om the  m ode l   (7)  and a ssumin g  t he  c on sta n t vel o c i ty ( Ω  = 0) ,  w i t ω  we  ca n   write :     X A XB v    (22)      wh ere     X i   i    φ    φ     (23)      A B   a nd  v  a r e   g i v en  b   v v   v   v  v        ( 24)      A  a   ω a     pa ω R 0 a 0 R pa 0  ω p a   ω p 0 ; B a  0 a   0 0 0 0 a 0 0 0 1 0  a   0 1    (25)      Th us,   at  c onsta nt   ,   the  mode l   is  line a r,   w hi ch  i pa rticu l ar   case  of  t he   f or of  i njec tio of  t he  ou tpu t   a n d  of t h e ou t p u t  de r iv a tive .   I n   t his   pa rt,  w e   a r e   i n t e r este i n   t he  w ork  pre s e n t e d   in  [ 18,   1 9 ]  w h i c h  d e a l   w i t h  t h e  s y n t h e s i s   o f   obs erve rs w ith  h i g h gai n   f or loc al ly  o b s erva ble   s y st e m s.   The n  it is p oss i ble  t o  m ake  ou t   the f o l l ow i n g c h an ge  o f va ri abl es:       z Φ x  h L  h    (26)    z I z  a  ω I a   a p  φ    (27)      F o r the s e   c h an ges,  m od e l  (7)  take s   t he f oll o w i n g  for m:   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                         I SSN: 2088- 8694   I nt   J  P ow  Elec   & Dr i   S y st V ol.  11,  N o.  1 , Ma r  202 :    10  – 23   16 z z a v a v z  a  ω  z a v a v a   a p R z ω p a   a p  z a  ω z v    (28)      We  put    z z z  z  i     i   z  φ      φ    0 00  w ith   10 01  ;   01 1 0     ψ v ,v , ,z  ψ v ,v , ,z ψ φ v ,v , ,z ,z    (29)      ψ v ,v ,Ω ,z  a v a v ψ v ,v ,Ω , z ,z z    (30)      Th a t  t ra n s fo rms t h e no nli n ea r sy st em (2 8 )  i n t o   a l o c a l   sy s t em o f pyra m ida l   c oor di na tes     z  z ψ v ,v ,z y C z    (31)      Wit h   t he  o u t pu t   vect or  C , 0   The n  the  f ol lo w i n g  sys tem     z  z  ψ z , z S θ  C Cz  y    (32)      I s   e xpo nen t ia l obs e r ver  of  t he  syst e w ith  S θ  i s   t h e   ma t r i x  d ef in ed  b   S θ S θ  θ   θ  θ  2 θ      ( 33)      With  θ 0  Is  t h e   un iq ue  s o l ut ion  o f  the  fol l o w i ng   L yap u n o v  a l g e b raic  e q u at io n:    θ S θ  S θ S θ  C C    (34)      4.1.  Th e orem    The   fu nc t i o n  ψ  is gl oba l l y L i pc hi t z ian w i t h  r e s pec t   t un ifo r mly  wi th  r espect to  v  and  v     ψ z , v ,v ψ z, v ,v ‖  z  z    (35)      4.2.  Pr o of  of  stab il ity an ay l s is an d  ob s erve r   co nv erg e nce  C ons ide r  the  er r or     ez  z    (36)      I t dy nam i c s  is   give n b y       e  S θ  C C e ψ z , v ,v ψ z, v ,v    (37)      Le t’s cons i d er  the f o l l o w i n g  Lya pun ov  func ti o n  ca n d i da te     V e e S θ e    (38)      I t deriva t i ve  i   V e e S θ ee S θ e    (39)                    e  S θ  C C  ψ z , v ,v   ψ z, v ,v S θ e    e S θ   S θ  C C e ψ z , v ,v   ψ z, v ,v    Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
Int J  P o w   E l e c  &  D ri S yst  IS S N :   2088- 86 94       Perf orm anc e enh a n ce m e n t o f   D F IG   wind tu rb ine usi ng fuz z y-fe ed back  lin e a r i za t i on …  (K ad Bo ure g u i g)  17                e S θ 2 C C S θ 2 e S θ ψ z , v ,v ψ z, v ,v        V e  e θ S θ C C e 2 e S θ ψ z , v ,v ψ z, v ,v     (40)     Usi n g   in e q u a l ity   C C0  a nd the o re (1)  we   can  i nc re ase  V e  as  follo w i n g :     V e  e θ S θ e2 e S θ e                    θ 2 Ve    (41)      Th is gua ra ntee s the  ex po ne nt ia l sta b i lit y o f   t he ob s e r ver  for θ 2   t h i s c o ncl u de s the  pro o f.     4.3.  Ob s er ver   in   t h e  in i tial c oord i n a tes   The   o b ser v a tio x  o f   t h e st at e   x  for  t he m ode l ( 7 ) is ob t a i ne d   by   x  Φ  z    (42)  Tha t   z Φ x  i m p l y     Φ      I s   a   m e t hod   o syn t hes i zi n g  th e   observe r e xpr essed  i n   x     x f x g x, v  Φ   S θ  C Cx  y     ( 43)      O r  in t h pan o ra mic   for m     ı ̂  ı ̂  φ  φ  a ı ̂  ω ı ̂  a φ  a p Ωφ  ω ı ̂  a ı ̂  a p Ωφ  a φ  R ı ̂   ω p φ  R ı ̂   ω p φ   a  0 a   0 0 0 0 a 0 0 0 1 0  a   0 1  v  v  v  v   0 1 0 0 a   ω ω   a  a a p  a p a  2 θ 0 02 θ θ 0 0 θ  ı ̂  i  ı ̂  i     (44)      The   D F I G   c ontro sche me   u sin g   c on ve n tio n a fe e dbac k   l in e a riza ti on   ( CF B L asso ci at ed  w i t h   HGO  is  s h o w n  i n F i gur e4.          F i gure. 4.D F IG c ontr o l schem e   u sing  co n v en ti o n al fee d b ac k   linea r i z at i on c o n t ro l ( C F B L)       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                         I SSN: 2088- 8694   I nt   J  P ow  Elec   & Dr i   S y st V ol.  11,  N o.  1 , Ma r  202 :    10  – 23   18 5.   FUZ Z Y-FE EDB A CK   L INEARI Z A T I ON CONTROL    F u zz l o gi c   c o nt r o l   has  bee n  w ide l use d   i r ece nt   y e a r du e   to  i t s   s im p lic i t y of  i m p lem e nta t i o a n d   i t s   a bil i t y   t o   c o n t r ol   nonl in ea sy st e m s,  w h i c h   g iv e s   b e t t e p e rform ance  under  param e ter   va riat i ons  a n d   vo lta ge d is t u rb ance s [2 0] Base o n   t he  s t u d y   o fuz z log i c o n t ro de scr i be i n   [ 21] ,   [6 w e   w ill  pr o c ee t o   i t s   a p p l i ca t i o n   t o   D F I G  b a s e d   o n   t h e   e q u a t i o n   ( 1 9 )  o r   w e  c o n s i d e r  o u r  s y s t e m   a s  a   sim p le   i n t e g ra tor  w h ic fac i l ita t e t h e   sy nt h e si of   t his  co nt rol   wh ere   we   w i l l   h a v t w o   re gu l a to rs  o n   e a c h   o t h loo p s,   t ha of  t he   a ct i v pow er  a nd  tha t  o the r eac tive   p o w e r . F igure  5 show s t h princ i p l e o f  t he  pr o pos e d  m ethod.          F i gure  5.  D FIG   contro l sc he m e  usin g  pr opose d  fuz z y -fee dba c k  l in ea ri zat ion   c o nt rol   (P FB L)      The   tw m o st  s i gnif i c a n q u a n t i t ie t o   a na ly z e   t he   b eha v i o of  the   sys t e m   n am ely  t h power   e r r or  e , and  its va r ia t i o n   de ,  a re  c h o s en  as t w o   i npu t s  o f t h e   re g u l a to r by  Fu z z y  l ogi c   c o nt r oll e r FLC.      e P  P e Q   Q    (45)      C ons ide r   f or   e a c va r i a b le  o m e a s urem ent  (the   e rr or  a n d   t he   v a riation  of   t he  e rr or)  m e m b er s h ip  fu nc ti o n s no te d { N , EZ, P }   w ith:  N e ga t i ve ,   A bou t Ze ro, P osi tive  presented in F i gure  6         F i gure   6.  Mem bersh i p f u nct i o n s       The   rule  base s   o f p o w e contr o l l e r’s a re illus t rate d   by t h fo l low i n g   T ab le 1:       Table  1.  B as is  o f   fuzzy  control rules       U   E Z   P     de  N   E Z   EZ   N   E Z   EZ  P     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
Int J  P o w   E l e c  &  D ri S yst  IS S N :   2088- 86 94       Perf orm anc e enh a n ce m e n t o f   D F IG   wind tu rb ine usi ng fuz z y-fe ed back  lin e a r i za t i on …  (K ad Bo ure g u i g)  19 F o the   de fuzz ifica t i o of   t he   o ut p u var i a b le o f   t he  s yste m,   we   u se   t he   m eth o d   o f   t h c e n t er  o grav it y ( C O G )  [2 2 ] .      u .    (46)      The   pro p o s ed  c on tro l  is re prese n t e d i n  F igur e 7.          F i gur e 7.  F uzzy- f ee d b ac lin e a riza tio co nt rol   com b ine d  w it h hi g h  ga i obse r ver       6.   SIMU L A TIONS A N RESUL T S   I n   w ha fo l l ow w e   w il st ud t h per f orm a nce s   ( Re fe renc trac k ing,   d istur b a n ce   s e n sit i v it a n d   ro bu stn e ss)  f o r   d i ffe rent   c o n t r o l l e rs  m en t i on e d   a bov e   co nv en ti o na fe ed bac k   l i n ea riza tio c o ntr o l   (C F B L)  and  pr op ose d  F uzzy- F ee dbac k   L i n ear i z a t i o n   contr o l ( P F B L)  u si n g   t h e rotor  f l ux obser v er.     6.1.   Reference   trac k i ng  Th is  t e s co ns i s t s   i n   m a k i n g   a   c ha nge   i t h ac t i ve   a n d   r e a c t i v e   po we se tp   v a l u e w h i l e   m a i n t aini ng  the  dri v s p ee o f   t he  g ene r ator  c o n sta n t.   F igure  i l l u st ra t e s   t he   b e h a v i o o f   act i v and  r eac tive   p o w e rs  s t a t o r .   B y   e x a m i n i n g  t h i s   f i g u r e ,   i t  c a n   b e   s e e n  a  g o o d  r e f e r e n c e   t rac k ing  w i t h   a   l e ss  r i pp les  for  t h p r op ose d   me tho d   c om pa re w i t h  the   c o nve n t i o nal   me tho d .   The   dec o upl in g be t w ee n t h e   tw o pow ers i s  i dea l l y  n ote d  for  the  pro p o s ed  m etho c o n t r a ry  t t h e   c o n v e n t i ona me tho d   w e   not i ce   t he   a ppear a n ce   o stat i c   e rr or  a t   ti m e s   of  s t e c h a n ge  ( see   F i gure  9).  In  F ig ure   1 0 ,   t h ob serve r 's  p er form anc e   i i l l u s t rate w h e n   t he   e s t i m at ed   r ot or  fl u x es a nd re al flu xe s ar e subs tan t ia lly  i d e n t i c al for  the  d q a xi s.          F i gure  8.  R e s pons e s   o act i v e   a nd re ac t i ve  p ow er     0. 6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 -2 -1 0 1 2 x 10 6 Ti m e   ( s ) Qs ( V a r )     PF B L CF B L Qs - r e f 0.6 0.8 1 1. 2 1.4 1.6 -2 -1 0 1 2 x 10 6 Ti m e   ( s) P s   ( wa tt)     PF BL CF B L Ps - r e f Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.