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.   1 ,  M a r   202 1 , p p.  151 ~ 159   IS S N:  20 88 - 8694 ,  DOI: 10 .11 591/ ij peds . v 1 2 .i 1 . pp 151 - 159       151       Journ al h om e page :  http: // ij pe ds .i aescore.c om   Propos ed sy nchr on i zation  circ uits co nnec ting wi nd dri ven  DFIG t o the  publi c grid       M.   Hussein  Agamy ,  F athe  M.   Ally th i ,  A del S.  N ada   Facul ty   of Engin ee ring ,   Dep art m ent   of   E le c tri c al  Engi ne eri ng,   Al - Azha r  Univ ersity,  Ca iro, E gypt       Art ic le  In f o     ABSTR A CT    Art ic le  history:   Re cei ved   Sep   2 , 2 0 20   Re vised  Jan  21 , 2021   Accepte d  Fe b 1, 2 021       Thi s  pap er   pre se nts  a   te st ed  prop osal   sch em e   to   c onnec t   a   DF IG  drive n  by   a   wind  turb ine  to   the  public   grid .   Thi s  sch em e   wa s  im p le m ent ed   t o  driv e   an   aut om at i c  tra nsf er  sw it ch  (ATS ) .   Control   of  t he  phase   seque nce ,   ph ase   diffe ren ce,  and  t he  fre qu enc y   of  the   inj e cted  pow er  ar e  ac h ie ved   using  the se   propo sed   con tro l  c irc u it s .  Th ese   ci rcu it s  are  p rac t ic a ll y   im p lemented  and   la bora tory   te st e d.   The  sys te m   al lows  monit oring  the   r ated   fre quenc y ,   synchroniz a ti on ,   and   fund am en t al  ma gn it ude .   Simul a ti on   softw are  such   as   Multi   Sim   and   P rote us  are   used   f or  sys te m   v al i d a ti on   and   co mpa t i bil it y .   Th e  im plemented   c ir cui ts   ar e   used   fo r  re - sca l ing   the  g rid  vo lt ag e   to   th e   log ic  l eve l   for  real  t ime  co mpa rison  and  c a lc ul at ions.   In  ad dit ion  to  th e  f eature   of   data   moni tori ng ,   the  sys te m   c an  al s o  log   the se   d ata  for   th e  sys tem  debug g ing   purposes.  Th e  s ystem   ca n   be   c onsidere d  as  a   r ea l   time   cont ro l   where   the  me asure me nts   a nd  th e   cor r ec t io n  ar e   m ade  in   f e w  milli se conds  ( fra ctions  of   the   funda m ent a l   cy cl e) .   The  lo wer  cost   con tro l  c irc u it s  are  i mpl ement ed   using  an   Ardui no  kit  in   addi t ion  to   a  d iscrete   d igi t al  co mp onent .   Th e   simul ation  and  expe ri me nt al  res ult s  ar e   in   sati s fac tory   agr eeme nt  show ing   the   most  sal ie n t fea tur es  of this s ystem .     Ke yw or d s :   Ardu i no    Dou bly   f e d  i nd uction  g e ne rator     Turbine   s yn c hron iz at io n    Win d  e nerg y     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 :   M oha med  Hus sei n Ag a my   Dep a r tme nt of  Ele ct rical  En gi neer i ng   Al A z ha r Un i ve rsity   Nasser  Ci ty,  C ai ro ,  Egy pt   Emai l:   En g_m o.hu s sei n@ya hoo.co m       1.   INTROD U CTION     Win d  ene r gy   i s  on e  of  the  ra pid   promisin g  grow t h  re ne wa ble  ene rgy  in  t he  w or l d.   T his   energ y  is  inex haust ible a nd clea n, an d  it  does  no t  c reat e g re en hous e  gase s [1] . T he w ind  t urbines  commo nly u se doubly   fed  in duct ion  gen e rato rs   ( D FI G )   beca us e   of  thei r  a dvant ages   su c h  as   t hey  ca n  maint ai n  t he  a mp li t ud e   a nd  fr e qu e nc y  of   t heir  ou t put  volt ages  at   a  c onsta nt  val ue,   no  matt er  the  s pee d  of   t he  wi nd  or  the  sp ee d  of  tur bin e   ro t or   [ 2 ] - [ 4 ] .  The  DFIG   has   two  outp uts :   on e   f rom  s ta to r  a nd  the  oth e r   from   r otor.  T he  mai n  a dvan ta ge  of   DF I G  is  t hat  the  r otor  si de  outp ut  re pr es ent s  only  (20 - 25 %)  of   t he  total   sy ste m  powe r   [5 ] - [ 7],   so  the   powe r  el ect ro nics   c omp on e nts   ha nd le   only   with  a   f racti on  of  the   ge ner at or  power.  T his   re du ce s  the  ac quisi ti on  costs  and  t he  l os ses   in  powe r  el ect r on ic s   dev ic es .  T he   qual it y  of   the  ge ner at e d  powe r  is   al so  i mpro ve d  i n  te r ms  of   harmo nic  an d  vo lt age  fluct ua ti on s  [ 8 ].   Ge ne rall y,   the   sta to r  outp ut  is  connecte d  directl y  to  the  net wor k ,   bu t   the  r oto r  outp ut   is  connecte d  via  a  bac k - to - back   c onve rter   [ 9 ] - [ 12 ] .  T he  back - to - bac k  c onve rter  co ns i sts  of  two  c onve rters ,  r otor - si de  c onve rter  (RSC)   and  G rid - side  conve rter  (GS C).  Be twee n  t he   two  c on ver te rs  a  dc  li nk   ca pacit or  i s  place d,   a s  e ne rgy  st or a ge,  in  order  to   re duce  volt age  va riat ion s  (or  rip pl e)  in   the  dc - li nk.  The   RSC   is  us e d  to   co ntr ol   the   to r qu e   or  th e  s pe ed  of  t he   D FIG  a nd   al so  the   po wer  facto r  at   the   sta tor   te r minals ,   wh il e  the  G S C  is   us ed   f or  kee ping  the   dc - li nk  volt age  c on sta nt  [ 13 ].   M a ny  of   pa per s  disc uss  the   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.   1 ,  Ma rch   202 1   :   151   –   159   152   sy nc hro nizat io n  of  D FIG  an d  prov i de  ma ny  so luti ons  to  c onnect  it   with  th e  Gr id [ 14 ] - [ 18 ] .  I ndeed ,  in  s pi te   of  these  suffici en t  so luti ons ,  th ey   are  no t  ef fi ci ent,  not  easy   to  im pleme nt  and   no t  the  l ow e r  co st  on e s.  T hi s   pap e r  pro poses   co ntr ol li ng   a nd  m onit or i ng  a s  well   as  st or i ng  ci rc uits  f or   connec ti ng  th e   DFIG   with   th e  gr i d  sides   a uto mati cal ly    .   The  ATS  po w er  ci rc uit  has  t hr ee  3   Φ - s witc hes  as  sho wn  in  Fig ur e   1 ;  s witc h  S w 1  is  us e d  f or  the   Rotor  gri d  c on necti on ,  S w 2  will   be   use d  f or  co nnect in g  the  r otor  with  a   bac k  t o  bac k  conve rter  a nd  Sw it ch  Sw3 fo r  the  St at or   gr i d direct ly con necti on.           Figure  1.  Co nnect ion   of DFI G  to  the   g rid  u si ng ATS       2.   ATS  CONTR OL CI R CU IT S   The   basic prin ci ple  of  DFIG   dr i ven  by a w ind  tu rb i ne   is  t ha t   the  ro ta ti ng sp ee d  m us t be  o ve r  t han  the   gen e rato r  c ut  off  sp ee d   an d  duri ng  the   sync hro nizat ion   pr ocess .  T he   bla de  pitch  a ngle   con t ro ll er   adj ust s  the  sp ee d  cl os el y  t o  the  s yn c hro nous  sp ee d  in o r der   to  a djust   the   sta tor  f reque ncy   t o  be  the s ame  with   the  t he  gri d   fr e qu e nc y .  T he   res ults   of  som e   relat ed   pa pers  f ound   that   th e  in duced   sta to r  volt age   m us t  be   eq ual  t o  the   gri d   vo lt age   be f or e   the  s yn c hro ni zat ion   a nd  this   can  be  ac hiev ed  by  adj us ti ng  the   r otor   fl ux  [ 19 - 23].   T he   ATS  monit or s   t he  outp ut  of  DFIG   an d  c on tr ols   the  switc hes   ( ON – OFF ) .  S ync hro nizat ion  s yst em  c onfig ur e d  of  a   con t ro ll er   i n  a dd it io n  to  four  diff e re nt  sta ge s ;   1 )   P hase  s equ e nce  detect or ,  2 )   Di gital   fr e qu e nc y  met er ,  3 )   Vo lt age   ma gnit ud e   co mp a rat or ,  4 )   P hase  diff e re nce  det ect or .  T he  c ontr oller  c onfig ur e d  of  a  lo w er  c os t  Ardu i no  kit acc ompanie d wit h discrete  lo gic  circuits.     2.1.   Ph as e Se q uence  Det c tio n   The  first  sta ge   in  the   c on tr ol   ci rcu it   is  a   phase  se quence   detect io n  by  us in g  t he  ph as e  seq ue nce   protect ion  rela y  as   s how n  i n  Figure. 2 ,   t his   is  f or  gu a ra nteei ng  the   syst em   co rr ect   seq ue nce  befo re  sta r ti ng   t o  be  co nnect ed.  It  is   suffici e nt  enou gh  t hat  th e  R - S - T   se que nce   of  t he   D FIG  outp ut  wind ing s   will   be   th e  same   with the  Grid  s equ e nce  f or  t he  f irst t ime  of  wind s pee d  c ut - in.               Figure  2. P has e seq ue nce  pro te ct ion  r el a y       2.2.   V olt ag e   Magni tu de  Co mpa r to r   The  vo lt age   m agn it ude  for  D FI G   an d  the  G rid  m us t  be  the   same.  T he  AT S  co ntr ol  ci rcui t  comp a res   the  DFIG  volt age  ma gn it ud e   with  the  Gr i d  vo lt age  us i ng   diff e re nce  am pl ifie r.   O ne  of  t he  co mp a rato r  inputs  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       Propose d sync hr oniz ation ci r cuits co nnect in g  wi nd  dr iv en   DFIG t o  the  pu blic gri d  ( M.  H us sei n A gamy)   153   is  dr ive n  by   t he   ou t pu t  of   gr i d  lo wer   scal e  AC  to  DC  c o nverter .  T his  in pu t  is  the  ref e r ence  volt age  of  the  com par at or .   T he  sec ond   c ompa rator  in put  is  s upplied   by   the  DFI G  AC  to  DC  c onve r te r.   T he  outp ut   sta tus   le ads  t he  Ard ui no  ci rc uit  to  a dju st  t he  R otor   bac k - to - bac k  conve rter   t o  e ns ure   sat isfact ory  flu x  le vel  of   the   DF I G  a s s how n  in  Fig ure  3.           Figure  3. Sc he mati c d ia gram  for vo lt age  ma gn it ude c ompa rator       2.3.   Freque nc y Meterin g   The  thir d  sta ge   in  ATS   c ontro l  ci rcu it   is  to  measur e  t he   f requen c y  of   the  D FI G  t o  ins ur e  t hat  i t  is  the   same  with   the   Gr i d  fr e quenc y.  I n  E gypt  t he  netw ork   f reque ncy  is  50  Hz,  s o  t he  meas ur e d  f reque ncy  fro m  the   gen e rato r  will   be   c ompare d  with   50  Hz  and  the   ou t put  erro r  will   be   use d  to   s upport  t he  Ard ui no  f or   con t ro ll in g  the   mecha nical   dri ver   or  the  b la de  pitch  a ngle   to  ens ur e  pro pe r  sp ee d  of  the   dr ive r  as  s hown   i n  Figure  4.           Figure  4. Sc he mati c d ia gram  for fre qu e nc y  c ircuit       2.4.   PH AS E  D IFFERE NC E  DETE CTO R   The  four t h  sta ge  in  t he  ATS  co ntro l  ci rcu it   is  to  chec k  t he   phase  a ng le   betwee n  the   D FI G   volt age   ou t pu ts  a nd  th e  netw ork  a nd   to  ch oose  the  a ppr opriat e  moment  f or  the  c onnecti on  betwe en  the m.  T he  s ys te m   is  desi gn e d  t o  r un  this   sta ge   af te r  ma king  s ur e  that  t he  p re vi ou s   th ree steps   ha ve  bee n  c omplet ed. A  m ul ti plier   IC ( A D 633j)   is   use d  f or  t he  phase   dif fere nce   dete rmin at io n.  T his mu lt ipli er output wil l  be   obta ine d  as   a   res ult   of   bo t h  m ulti ply in g  the  Gr id  ph a se  an gle  ( and   t he  DFI G  phase  an gle  (   w hile  the  outp ut  of   (AD63 3j) mult ipli er  can b e  dr iven  acc ordi ng to  (1)   [24 ,  25] :         ( 1)     Accor ding to  the im pleme nted  c onfig ur at i on,  Z,  X 2 ,   a nd  Y 2   are zer os, the n t he  ( 1) can  b e  re wr it te n  as   ( 2) :          (2)     w he re   V o   is   the  outp ut  volt age  co rr es pondin g  t o  the   phase   di ff e ren c e .  Re ferrin g  t o  ( 2) ,   t he  outpu t   o f   mu lt ipli er  has  t wo p a rts:     V O   (f irst  pa rt) :         ( 3)     This  par t i s c osi ne  wa ve  a nd t he fre qu e nc y f or this  wav e   is  double  the  f undame ntal f requ ency, s o  t o  el imi nate this  wav e  w e  use a  low pass  f il te r for  reject ing   double   fun dame ntal fr e quen cy .  One ca n  cal c ul at e  the v al ue of  th e filt er r esi sta nc e an d  ca p aci tor  u si ng the  ( 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.   1 ,  Ma rch   202 1   :   151   –   159   154         ( 4)     w he re:     f  = double   fr e quenc y  i n our ca se =  2 * 50 =  100Hz     So ,  the  outp ut     V O   (secon d par t)   ( V)   =         ( 5)     sh ows  t hat  the  ou t pu t  is  a  cosi ne  f un ct i on   ca n  be  c onside re d  a  li near   in  t he   range  of     wh e re   it   is  ti m e  in dep e ndent   and  the n     is  th e  dy namic  ra nge  of  t he  phas e  detect or.  H owe ver,  the  DC  va lue  va ries  f rom   - 0.0 5  to  0.0 5,   the  co ntr oller  ta kes  the  act io n  at     and   t he   mu lt ipli er  outpu t   will   be  z ero.   As  a n  ov erall ,  the   A T S  c on tr oller   sta rts  to   detect   the   phase   se qu e nce,   mag nitud e   of  the  volt age  t he  fr e qu e nc y  a nd  DF I G   phase   an gle.  T he   co ntr ol le r  obser ves   the  ze ro  ou t pu t   of  th e   mu lt ipli er to c onnect  betwee n bo t h  the  DFI G  a nd the  gri d si de s.       3.   EXPERI MEN TAL WO RK   The   ex pe rimen ta l  w ork   in   this   re searc h  f ocus es  on  t he  AT S  con t ro l   ci rc uits  that   are   us e d  f or  m onit or   and   sync hron iz e  the  D FIG  ou tpu t  wit h  the  Gr i d.   We  ha ve   three  mai n  ci r cuits ;   on e  f or   matc hing  the  volt age s   mag nitud e s,   th e  sec ond  f or  s ynch r on iz in g  th e  f reque ncy  a nd  t he  t hir d  for  ph a se  a ngle   de te ct ion .    As   s hown  in   Figure  5,  th e  D FI G   is   dri ve n  by  DC  mo t or  w hich   is  powe re d  by  var ia ble  DC  s uppl y  t o  s imulat e  wi nd  t urbine .  The   outp ut   of   DF I G   is   inter f aced   with   th e  ATS  c on ta ct or s  f or  switc hi ng  to   the   Gr i d  tra ns f ormer .   The   con t ro l   ci rcu it s ar e  po wer e d b y DC powe r  s uppl y .           Figure  5. Ima ge  dur i ng one  of laborat ory  test s       3.1.   V olt ag e   m agnitud e cir cu it   Re sist or s   (R 1 – R 4 ),   (R 2 – R 11 – R 3 )  a nd  (R 2 – R 11 – R 3 ),  are   re - scal e   sta ges   for  i nterf aci ng  t he  powe r   an d  log ic   sides.   M ore ov e r,  a   vo lt age   read a bl e  to  l ogic   IC s  ca n  be   impl emented   us in g  ei ther   a   ste p  do wn   trans forms   or  resist ors  div id er  to   re duce  t he   volt age   to  a ppr ox imat el y  5VDC.   T he  s yst em  ha s  tw o  vo lt age   su ppli es ;   one  f rom  the  G rid  a nd   we  us e  it   as  a  ref ere nce  volt age  and   t he  ot her   f r om   the  DF I G.   Diode  bri dge s   are  us e d  f or  c onve rtin g  the   A C  volt age  t o  D C  volt age ,   an d  two  IC  c ompa r at or s  (L M741 )  are  us e d  to   co mp a re  betwee n  ref e re nce  volt age  fro m  the   Gr i d  (V 2 )  a nd  mea sure d  volt age  from   D FIG  ( V 1 )   as   sho wn  in   Fi gure   6.  This  ci rcu it   al l ow s   vo lt ag e  diff e ren ce   that   is  only   2VAC  uppe r  t ha n  t he  Gr i d  vo lt a ge  m agn it ude.   T his   means   that  the  ou t put  from   the  A N D  gate  ( 74LS 08N )  is  only  a va il able  in  the   r ang e   of  220  ≤ V 1 ≤  222V.   T he   outp ut  of  the  A ND  ga te   is  co nn e ct ed   to  Ard uino  ci r cuit  as  in dicat ion  that  t he  vo l ta ge  ma gnit ude  f or  D FIG  a nd  th e   Gr i d  are  equals .    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       Propose d sync hr oniz ation ci r cuits co nnect in g  wi nd  dr iv en   DFIG t o  the  pu blic gri d  ( M.  H us sei n A gamy)   155       Figure  6. Ci rcui t t o  com pa re  volt age ma gnit ude       3.2.   Freque nc y  meter cir cui t   The  fr e quenc y  mete r  ci rc uit  is  made   by  A rdu ino   ( M ega   Kit) .  T he  ci rc uit  show n  i n  Fi gure  7  ca n  rea d   fr e qu e ncies   ap pro ximate ly  from   35 Hz  t o  100  KH z .  In  thi s  case,   it   al lo ws  fr e quencies   f rom  49Hz   to   51 Hz .   The  Ard uino  r ead  the   D FIG  f reque ncy  an d  disp la y  it   on  t he   LCD  scree n.   The  Ard uino  works  as   A ND  gate  to   make  sure  that   the  ph ase   se quence   is  O K  a nd  volt age  ma gn it ude  a re  t he   same  a nd  w he n  ra nge  of  the   DF I G   read i ng  fr e qu e ncy  is   f rom  49 Hz  t o  51 Hz ,   th e  A r du i no  wait s  f or   t he  final   ci rcu it   (phase   ang le   ci rc uit)  t o  t a ke   the act io n  to  conn ect  t o  th e  Gri d .           Figure  7.   Fr e quenc y met er ci rcu it   us in g  a rduin o   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.   1 ,  Ma rch   202 1   :   151   –   159   156   3.3.   Ph as e  ang le  circ uit   As  e xpla ine d  be fore  i n  sect io n  2.4   an d  as  show n  in   Fig ure  8  t he  phase   an gle  ci rc uit  mai nly  de pe nds   on  m ulti playe r  IC  ( A D63 3j).  We  us e   volt ag e  di vid e nds  t o  reduce   the   volt age  a nd  c onne ct   them   di rectl y  t o  t he   mu lt ipli er,  so  we  hav e   tw o  sinu s oid al   wa ves  with  dif fe ren t  phase  a ngle s.  T he  out pu t  of  this   ci r cuit  is   connecte d  to   Ardu i no  ci rc ui t  an d  the   Ardui no  sen d s   the   sign al   t o  powe r  s witc hes   to  c onnect  t he  ou t pu t   of   DF I G  t o  t he Gr id .            Figure  8. Mult iplaye r  ci rc uit       3.4.   Ex peri me nt al   resul ts   The  re su lt s  ca n  be  prese nted  i n  th ree  sta ges; v oltage   co mp a rator,  f reque nc y  mete r  a nd p ha se  detect or   as foll ows:     3.4.1.   V olt ag e   comp ar ator   As  sho wn  in   Figure   9,  t he  measu red  AC  vo lt age s  (XM M 3,   X MM4)   for  DFIG   a nd   the   gri d  a re   diff e re nt,  s o  th e  meas ur e d  D C  volt age   is  di ff e ren t   ( X M M1,   X MM 2)  an d  t her e   is  no  outp ut  from   the   A N D   gate;  LED3 is   OF F .           Figure  9. V oltage c omparat or  ci rcu it   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       Propose d sync hr oniz ation ci r cuits co nnect in g  wi nd  dr iv en   DFIG t o  the  pu blic gri d  ( M.  H us sei n A gamy)   157   Wh e n  t he  mea su re d  AC  volt ages  ( X MM3,  XMM4)   an d  DC  volt ages  ( XMM1,  X MM 2)   a re  e qu al ,   the AN D gate   ou t pu t i s  en e rgi zed; LED 3  is   ON as s how n  i n  Fi gure  10.           Figure  10. V oltage c omparat or circ uit       3.4.2.   Freque n cy   meter   The res ult of th e impleme nted   fr e quenc y met er is s how n  i n Fi gure  11 .           Figure  11.   Fr e qu e nc y  mete r  c ircuit  u si ng a r duin o  ph a se       3.4.3.   Ph as e  di ff erence  de tec to r     As  s how n  in  F igure  12  we  ha ve  tw o  sin usoidal  sig nals ;   one  from  the  gri d  and   t he  ot her   from  DFI G   with  dif fere nt  ph a se  an gles.  The  ci rc uit  ou t pu t  var ie s  f r om  – 3.9  a nd  +3.9  VD C.  The  Ard uino  as  we  e xp la ined  befor e  take s   th e act ion   of  c onnecti ng the  D F IG  t o  t he Grid   wh e n  t he  ci rc ui t ou tp ut si ng le  equal s   zer o.      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.   1 ,  Ma rch   202 1   :   151   –   159   158       Figure  12. In put an d o utput s ign al s  for mult ipli er (AD6 33 j )       4.   CONCL US I O N    Con tr ol  ci rc ui ts  for  i nterf ac ing   a   D FIG  with  the   Gr id   ha ve  bee n  de sign e d,  imple mented   a nd   la boratory   e xa mined.  The   detai le d  de scri ption  of  the   el ect r on ic   ci rc uits  th at   ha ve   bee n  u sed   are   prese nt ed  a nd   discusse d.  T he se  ci rc uits  pro vid e   phase  seq uen ce   detect ion ,  volt age  le ve l  com par is on,  fr e qu e nc y  mete rin g  and   sync hron i zat ion .  T hese  i mp le me nted  ci rcu it s  offe r  the   featur e  of  real   ti me  monit or i ng   t he  D FIG  outp ut  fr e qu e nc y.  T he se  ci rc ui ts  ha ve  bee n  im ple mented   with  t he  Ard uino  kit   in   ad diti on  to   some   l ogic   ci rcu it s.   - 0.05   t o  0.0 5  V  is  the  dynamic   range  of  the  s ys te m  phase  c omparis on.   A  s al ie nt  featur e  of  these  ci rc uits  is  the   po s sibil it y  of  s yn c hro nizin g  a ny  ty pe  of  tw o  dif fer e nt  gen e rat ors.  T he y  ha ve  been  desig ned  f or  at te nu at ion   factor   of   - 16. 5dB  to  re du c e  the  volt age  to  be  inter faced  with  the  lo gic  ci rcu it s.  T he  frequ e nc y  mete r   ci rcu i t   has  bee n  desig ned,  im pleme nt ed  a nd  s ucces sfu ll y  e xp e rim ental   te ste d.  It   can   be   e ven  us e d  f or  a ny  s ign al   fr e qu e nc y  mea su re ments .  Th e  res ults  sho w  man y  sy ste m  f eat ur es   s uch  as   reli abili ty,   si mp li ci ty  a nd  pract ic al   su it abili ty.       ACKN OWLE DGE MENTS     We   tha nk  A ss ist ant  Profess or  El - sa ye d  S oliman  A.   Sai d  for  his  great   effor t   for   de sign i ng   a nd  op e rati ng elec tric al  circuits i n side a nd outsi de   the lab orat or y .       REFERE NCE S    [1]   M .   F.  Zohra,  B.   Mokhtar,   and  M .   Benyoune s,  “Sli ding  mod e  p erf orma n ce   controlappl i ed  to  a  DF IG  sy stem   for  a   wind  en erg yprod uct ion , ”  Int ernat ional  Journal   of   El e ct r ic a l   and  C omputer  Eng ineering  (I JE C E) ,  v ol.   10,   n o.   6,   pp .   6139 – 6152,   202 0.   [2]   S.   Hla ing,  “B asic   Con ce p ts  of   Doubly  Fed   Ind uct ion   Gene r at o r  Drive n   by   W i nd  En erg y  Con ver sion  Sys te m , ”   Inte rnational   Jo urnal  of  S ci en ti f i c  Eng ine ering   a nd  Technol og y  R ese arch ,  v ol.   03,   n o.   15,   pp.   3242 – 3246,   2014 .   [3]   S.  M.   M.   Dei cke  and   R .  W.  De   Doncke r,  “Doub ly  Fed   Indu ct ion   Gene r at or   for   Wi nd   Turbi n e   a   via bl e  Al te rn at iv e   to  Adjust  Spe ed Over  a   Wi d e  R a nge  a t  Mini mal  Cost , ”  I EEE  Ind ustry  Applicatio ns Magazine ,   20 02.   [4]   A.  Ra mkum a r,  “Per forma n ce  A nal ysis  of   Dou bly  Fed   Induc tion  Gene r at or   B ase d  Wi nd   En e rgy  Conversion  Sys te ms , ”   Depa rtment  of   Elec tri cal   and   Elec tronic s E ng ine ering   Kalasali ngam Univ ersit y,   India, J un.   2014 .   [5]   Y.  Djer i ri,  A.   Meroufe l,  A.   Mass oum,   and   Z.  Boudjema,  “Di rec t   Pow er  Con trol   of   A  Doub ly  Fed  Indu ct io n  Gene rat or   Based   Wi nd   Energy  C onver sion  Sys tems  Inc lud ing  A  Storage   Uni t , ”  J ournal  of  El e ct ri cal   Engi ne ering ,  v ol.   14 ,   pp .   196 – 204,   Mar .   2014 .   [6]   J .   Arbi   e t  al . ,   “Dir ect  Virtu al   Torque   Contro l   for  Doubly  Fe d  Induc ti on   Ge ner at or   Grid  C onnec t ion , ”  IE E E  Tr ansacti ons on Indus trial   E le c tronic s,   v o l.   56,   n o.   10 ,   pp .   4163 – 4173,   Oct .   2009 .   [7]   S .   Chandr ase ka ran ,   “Gri d   Con nec t ed  Doubly   Fed  Induc t ion  Gene rat or   Base d  Wi nd   Tu rbin e  und er  LVRT , ”   Department   of   E le c tri c, Ele c troni c  and  In formatio n  Engi n ee ring ,   Unive rs it y   of   Bo logna ,   I ta ly ,   201 4.   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       Propose d sync hr oniz ation ci r cuits co nnect in g  wi nd  dr iv en   DFIG t o  the  pu blic gri d  ( M.  H us sei n A gamy)   159   [8]   B.   Rab el o   and   W.  Hofma nn ,   “ Pow er  Flow  Opt im isation  and  G rid  Int egr a ti on   o f  Wi nd   Turb ine s   with   the   Doubl y - Fed  Induc t ion  G ene ra tor , ”   I EE E   36th  Pow er  Elec tronic s Spe ci al ists Conf er en ce ,   2 005,   pp .   2930 – 2 936 .     [9]   H .   Benbouhe nni ,   “Com p ari son   study  bet wee n   seve n - le v el   SV PWM  and  two - le ve l  SV PWM  strat egy  in  dir e ct  vec tor   con trol  of  a   DF IG - base d  wind  ene rgy   convers ion  sys te ms , ”  In te rnati onal  Journal   of   Applied   Powe r   Engi ne ering  (I J AP E) ,   vo l.  9,   n o.   1,   pp.   12 – 21,   Apr.  2020 .   [10]   R .   D .   Shukla   an d   R .   K .   Tri p at hi ,   “Spee d - sensorl ess  Volta ge   &   Freque ncy   Cont rol  in   Autonom ous  DF IG  base d   Wi nd   Ene rgy   Sys te ms , ”  Aust ralasian  Univ ersiti es  Powe r   E ngine ering   Con fe renc e,  AUP E C  2014,   Curti n  Unive rs it y ,  Per th ,   Aus tra l ia,  2014 .   [11]   R .   Dhanuk a,  “ Modell ing   of  Doubly  Fed  In duct io n   Gene r ator  Based   W ind   Turbi n e,”   Na tional  Insti tut e   o f   Technol ogy ,   Ro urke la Odisha, I ndia ,   May  2013 .   [12]   S.  N .  Si ngh,   J .  Øster gaard,  a nd  B.  Si ngh,  “R eact ive  Power   Ca pab il it y  of  Un i fied  DF I G  f or  Wi nd  P ower   Gen e rati on,”  I EEE PE S Ge ne ra l Mee ti ng ,   Pr ovi den ce , RI, 20 10, pp.  1 - 7 .   [13]   Pete rss on  A.,   “ Analysis,   Model ing  and  Contro l   of  Doubly - Fed  Induc ti on  G en era tors  for  wind   Turbi nes , ”  Phd   The sis,  Ch al m er s Unive rsity  of   T ec hnology ,   Göt e borg ,   Sw ede n ,   2 005.   [14]   A .   Ghasem i,  M.   H .   Ref an,  and  P .   Amir i,  “ Enha n c ing  th e   per for mance   of   grid   sync hroniz a ti on   in   D FIG - base d  wind  turbi ne   under   un bal an ce d   grid co ndit ions , ”  Sprin ger - Verl ag   Gmb H Germ any ,   p art of  Springer   Nat ure ,  2020 .   [15]   Ş .   Demirbaş  and   S .   B ayha n ,   “Gri d  Synchronizat i on  of  Doubly   Fe d  Induc t ion  G en era tor   in   W ind  P ower  Sys te ms , ”   Inte rnational   C onfe renc e  on  P ower  Engi ne eri ng,   En ergy   and   El e ct ri cal   Dr ives,  Tor remolinos  (Málaga) ,   Spa in,  May  2011 .   [16]   J.  L.   Da   Silva  e t  al. ,   “A  Discus sion  about   a  Sta rt - up  Proce dur e  of  a  Doubly - Fe d  Induc ti on   Gen era tor  Sys tem , ”  NORPIE /2008 ,   Nordic  Worksho p  on  Pow er  and  Industrial  E le c tronic s ,   Jun .   2008 .   [17]   S .   Z .   Chen   et  a l. ,   “Gri d   Synchr oniz a ti on   of   Do ubly - fed   Induc tion  Gene rat or  U sing  Inte g ra l  Va ria bl e  Struct ur e  Control , ”   I EE E   Tr ans act ions o n  Ene rgy  Con ve rs i on ,  v ol .   24 ,   no .   4 ,   De c.   2009.   [18]   A .   Khan   e t  al . ,   “Doubly  Fed  I nduct ion  G ene r at or  Open   Stat o r  Synchronized  Control   during   Unbala nc ed  Gri d  Volta ge   Condit i on , ”  MD PI, R ou rke la  Odisha,   En ergie s , v o l.   13,   p .   3155 ,   2020 .   [19]   A .   G.  Abo - Kha li l  et   a l. ,   “Gri d   Connec t ion  of   Doubly - Fed  In duct ion  Ge ner a t ors  in   Wi nd   En erg y  Conversio n  Sys te m, ”   IE EE   5 th  Int ernati onal   Powe r E le c troni cs  and  Mot ion  C ontrol  Conf ere n ce ,   Shanghai ,   C hina ,   2006 .   [20]   G.  Yuan,  J.  Ch ai ,   and   Y.  Li . ,   “ Vec tor   Control  and  S ynchr on i za t ion  of  Doubl y  Fed  Induc ti on   Wi nd   Gene r at o r   Sys te m, ”   IE EE   4 th  Int ernati onal   Powe r E le c troni cs  and  Mot ion  C ontrol  Conf ere n ce ,   pp.   886 – 890,   2004.   [21]   A.   G.   Abo - Khal il ,   “ Synchron iza ti on  o f  DF IG  O utput   Vol ta g e  to   U ti l it y   Gridin   wind  power   sys te m , ”   Re n ewa ble  Ene rgy,   vol .   44 ,   pp.   193 – 198 ,   20 12.   [22]   X.  Zh ang,  D.  X u,   Y.   L ang ,   and   H.  Ma,   “ Study   o n  Stage wise   Co ntrol   of   Conne cting  DF IG  to  the  Grid, ”   IE EE  5t h   Inte rnational   Po wer  Elec troni cs  and  Moti on   Con trol  Confe r enc e ,   pp.   1 – 5 ,   2006 .   [23]   S.  A.  Gomez   a nd   J.  Amene do ,   “ Grid  synchro niz a ti on  of  dou bly  fed   ind uctio n  gene r at ors  usi ng  dire c t  torqu e  cont rol , ”   IEEE  2 8th  Annua l  Conf ere nce of the Ind ustrial  Elec troni cs  Society ,   pp .   3 338 – 3343,   2002 .   [24]   P .   Brown,   M .   E vans,   D .   Hunt ,   a nd  D .   Math ews,  “T he   c alculus  o f   tr igonom e tri c   f unct i ons – A  gu id e  for   te a che rs , ”  i n  J .   Pitkethly,  Edu ca t ion  Servi ce s  Publishers,   Aus t ral i a,   Module  15 ,   2011 -   2012.   [25]   Analog  Devi ce s  Data   she et, “L o w Cost  Analog   Multi plier   AD 63 3 .”   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.