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.   9 ,   No .   2 J u n 2 0 1 8 ,   p p .   784 ~ 7 9 4   I SS N:  2 0 8 8 - 8 6 9 4 ,   DOI : 1 0 . 1 1 5 9 1 / i j p ed s . v9 . i 2 . pp 7 8 4 - 794          784       J o ur na l ho m ep a g e h ttp : //ia e s co r e. co m/jo u r n a ls /in d ex . p h p / I JP E DS   Ev a lua ti o n of Synchro ni z a tion a nd  M PP A lg o rit h ms  in  a   DFIG  Wind  Turb ine Contro lle d by  an Ind irec M a tr ix   Co nv erte r       Ah m a d K ha j eh 1 ,   Rez a   G ha z i 2 ,   M o ha m a d H o s s ein i A ba r deh 3 ,   M a h m o ud   O u k a t Sa d eg h 4     1, 4 Un iv e rsity   o f   S istan   a n d   Ba lu c h e sta n ,   Ira n   2 F e rd o w si Un iv e rsit y   o f   M a sh h a d ,   Ira n   3 Isla m ic  A z a d   Un iv e rsit y   o f   S h a h ro o d ,   Ira n       Art icle  I nfo     AB ST RAC T     A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   Dec   9 ,   2 0 1 7   R ev i s ed   J an   12 ,   2 0 1 8   A cc ep ted   J an   2 6 ,   2 0 1 8       M o st  o f   g e n e ra to rs  u ti li z e d   in   win d   tu r b i n e a re   th e   Do u b ly - F e d   In d u c ti o n   G e n e r a to (DFIG ).   In d irec m a tri x   c o n v e rter  (IM C)  is  a   c a n d id a te  f o su b stit u ti n g   t h e   trad i ti o n a b a c k - to - b a c k   c o n v e rter  in   t h e   f u tu re   d u e   to   a d v a n tag e g a in e d   b y   e li m in a ti o n   o f   e lec tro ly ti c   c a p a c it o r.   S tart in g   DFIG   w in d   tu rb in e s an d   sy n c h ro n izin g   t o   th e   g rid   is  a   c h a ll e n g e   in   p ra c ti c e   b e c a u se   o f   larg e   in ru sh   c u rre n ts  th a t   c o u l d   d a m a g e   s w it c h e s.  S y n c h ro n izi n g   th e   DFIG   w in d   tu rb i n e   c o n tr o ll e d   b y   th e   IM is  p re se n ted   in   t h is  p a p e r.   A lso ,   m a x i m u m   p o w e p o in trac k in g   a lg o rit h m   p e rf o r m a n c e   o th is  c o n f ig u ra ti o n   is  e x a m in e d .   A   lab o ra to ry   s c a le  p ro t o ty p e   o f   th e   p ro p o se d   c o n f ig u ra ti o n   is   b u il t .   Ex p e rim e n tal  re su lt h a v e   c o n f ir m e d   e ff e c ti v e n e ss   o f   th is   c o n f ig u ra ti o n .   K ey w o r d :   DFI   I n d ir ec m atr i x   co n v er ter   W in d   tu r b in   S y n ch r o n izin g .   Co p y rig h ©   201 8   In s t it u te o A d 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 :   Ah m ad   Kh aj eh   Un i v er s it y   o f   Si s ta n   an d   B alu c h esta n ,   I r an   E m ail:  a k h aj eh @ ec e. u s b . ac . ir       1.   I NT RO D UCT I O N     On o f   th e   m a in   r e s o u r ce s   o f   th r en e w ab le  en er g y   in   th e   p o w er   s y s te m s   i s   t h w i n d   p o w er .   Glo b al  W in d   E n er g y   C o u n cil  r ep o r in d icate s   th at  th c u m u lati v in s ta lled   ca p ac it y   o f   t h w i n d   p o w er   th r o u g h o u t   th w o r ld   h a s   r ea ch ed   to   t h 4 8 6 GW   u p   to   en d   o f   2 0 1 6   y e ar .     Am o n g   t h d if f er e n t y p e s   o f   g en er ato r s ,   t h e   DFI d u to   its   m er its   h as  t h b ig g es s h ar in   t h w i n d   p o w er   m ar k et.   T h s tato r   o f   t h DFI is   co n n ec ted   d ir ec tl y   to   t h g r id   w h i le  t h e   r o to r   is   co n tr o lled   b y   a n   ac - ac   p o w er   elec tr o n ic s   co n v er t er .   T h D FIG   w in d   tu r b in n ee d s   a   p o w er   e lectr o n ics  co n v er ter   s ized   ab o u 3 0 o f   t h n o m in al   p o w er   to   co n tr o ac ti v a n d   r ea ctiv p o w er   s ep ar atel y .   T r ad itio n all y ,   b ac k - to - b ac k   co n v er ter   is   u s ed   to   co n tr o th DFI w i n d   tu r b in e s .   T h I MC  is   an   em er g i n g   ac - a co n v er t                                                                                                                                                                                                                 -    -                                            [ 1 ] eli m in a tio n   o f   b u lk y   e lectr o l y tic  ca p ac ito r ,   lo w er   s ize,   h i g h er   e f f icien c y   a n d   in cr ea s ed   r eliab ilit y .   T h er ef o r e,   in   th i s   p ap er   in d ir ec m atr i x   co n v er ter   is   u s ed   as  p o w er   elec tr o n ics  co n v er ter   in s tead   o f   co m m o n l y   u s ed   b ac k - to - b ac k   co n v er ter   as s h o w n   i n   Fi g u r e   1.   A   lo t o f   w o r k s   h av e   b ee n   d o n s tu d y i n g   p er f o r m a n ce   o f   th DFI Gs  w i n d   t u r b in es   d u r i n g   s t ea d y   s                                                   -   [ 7 ] .   S tar tin g   DFI w i n d   tu r b in a n d   co n n ec t in g   it  to   th g r id   is   r ea ll y   ch alle n g e   f r o m   p r ac tical  p o in t o f   v ie w   d u to   b ig   i n r u s h   c u r r en t s   t h at  c o u ld   b ap p ea r ed   if   th DFI is   n o t s y n ch r o n ized   w it h   t h p o w er   g r id   b ef o r th co n n ec tio n .   T h ese  h i g h   cu r r en ts   co u ld   d a m ag s e m ico n d u cto r   s w itc h e s   o f   t h p o w er   elec tr o n ics  co n v er ter .   T h er ef o r e,   b ef o r co n n ec tin g   th DFI to   th g r id ,   th s tat o r   v o ltag es  m u s b e   s y n ch r o n ized   to   th g r id .   I n   r ea s it u atio n s ,   co m m o n   m et h o d   to   m ea s u r th r o to r   an g l an d   s p ee d   is   u s in g   an   i n cr e m e n tal  e n co d er   co n n ec ted   to   th s h a f o f   th g e n er ato r .   An o th er   i s s u r elate d   to   th is   s u b j ec is   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J   P o w   E lec  &   Dr i   S y s t     I SS N:  2 0 8 8 - 8 694       E va lu a tio n   o f S yn c h r o n iz a tio n   a n d   MPP T A l g o r ith ms in   a   D F I W in d   Tu r b in …  ( A h ma d   K h a jeh )   785   en co d er   o f f s et  a n g le.   T h is   p r o b lem   ca u s ed   b y   t h f ac t h a th en co d er   ze r o   an g le  is   n o alig n ed   w it h   t h ac tu al                                                                                                                                                                                         -   [ 1 4 ] .           Fig u r e   1 .   W in d   T u r b in b ased   o n   th DFI e x cited   b y   I MC       On ap p r o ac h   to   o b tain   t h o f f s et  v al u b et w ee n   e n co d er   an d   ac t u al  r o to r   an g le,   i s   b ased   o n   in j ec tin g   b alan ce d   th r ee - p h a s v o lta g es   i n to   t h r o to r   cir cu it  b e f o r th e   s y n c h r o n iz atio n   p r o ce s s ,   a n d   m ea s u r in g   t h p h ase  o f   t h s t ato r   v o ltag es  an d   r o to r   cu r r en ts   [ 8 ] - [ 9 ] .   A cc o r d in g   to   t h ze r o   s tato r   cu r r en t,  r o to r   an d   s tato r   f lu x e s   in   t h i s   c ase  ar in   li n w it h   th r o to r   cu r r en t sp ac v ec to r .   So   b y   m e asu r i n g   t h a n g le  o f   th s tato r   v o lta g a n d   r o to r   cu r r en at   ce r tai n   m o m en t,   th e   in itial  a n g le  o f   t h r o to r   is   o b tain ed .   T h e   r eliab ilit y   o f   t h is   m et h o d   is   lo w   i n   p r esen ce   o f   m ea s u r in g   n o is an d   d is tu r b an ce   i n   th s y s te m .   R e f er en ce   [ 1 0 ]   h as p r o p o s ed   to   u s th in teg r al  v ar iab le  s tr u ct u r co n tr o l f o r   DFI s y n ch r o n iz atio n   to   t h e   n et w o r k .   An o th er   m e th o d   i s   b ased   o n   t h P L L   an d   DFI v ec to r   co n t r o [ 1 1 ] - [ 1 2 ] .   I n   th is   m e th o d ,   esti m atio n   o f   th en co d er   o f f s et  a n g le  a n d   s y n c h r o n izi n g   t h g e n er ato r   ar d o n s i m u ltan eo u s l y .   I n   t h is   ca s e,   th r o to r   cu r r en ts   i n d u ce   v o lta g es  i n   th s tato r   o f   th g en er ato r .   Du to   th o s cillatio n s   ex i s ti n g   i n   th r o to r   cu r r en ts ,   s tato r   v o ltag e s   co n tai n   h ar m o n ics.  A   lo w   p a s s   f ilter   is   u s ed   to   r em o v t h ese  h ar m o n ics  i n   th s tato r   v o lta g es.   Mo s o f   r esear ch er s   h a v u s ed   v ec to r   co n tr o m et h o d   to   d ec o u p le  co n tr o o f   t h ac ti v an d   r ea ctiv p o w er   o f   th DFI G,   d u to   ad v a n ta g es   s a m as  f e w er   h ar m o n ic s   i n j ec ted   to   th g r id .   A l s o ,   d ir ec p o w er   co n tr o is   u tili ze d   b y   s o m a u t h o r s   as   m o r co n v e n ien m et h o d   f o r   r ea lizatio n   to   co n tr o th e   DFI G.     T h er ef o r e,   s y n ch r o n izatio n   o f   th D FIG   t o   th g ir d   u s i n g   d ir ec t p o w er   co n tr o l is in v est ig ated   i n   [ 1 3 ] - [ 1 4 ]   Utilizi n g   m atr i x   co n v er ter s   i n   DF I w in d   t u r b in e s   is   s til in   r esear c h   p h a s e.   Mo s o f   th r ec en t   w o r k s   h a v d ea lt  w it h   th eir   n o r m al  o p er atio n   [ 1 5 ] - [ 2 1 ] .   Di r ec to r q u co n tr o l   an d   f u zz y   lo g ic  co n tr o o f   th e   DFI w it h   a n   I MC  ar p r ese n ted   in   [ 1 8 ] - [ 1 9 ] .   I n   [ 2 0 ]   th m o d el  p r ed ictiv co n tr o o f   D FIG   w it h   an   I MC  i s   r ep o r ted .   D y n a m ic  p er f o r m an ce   o f   DFI G   u s in g   I M C   u n d e r   th v o ltag d ip   co n d it io n s   h a s   b ee n   d is c u s s ed   i n   [ 2 1 ] .   I n   R ef   [ 2 2 ]   an   in d ir ec m atr i x   co n v er ter   is   u s ed   to   d r iv f i x ed   s p ee d   w i n d   tu r b in e   s y s te m .   Si m u latio n   r esu lt s   p r esen ted   i n   [ 2 2 ]   s h o th at  t h s y s te m   h ar m o n ics  co n ten o f   t h v o ltag e s   an d   c u r r en ts   ar r ed u ce d   b y   u s i n g   I MC.  T h er ef o r e,   th I MC  is   a   g o o d   ca n d id ate  s u b s tit u ti n g   b ac k - to - b ac k   co n v er ter   in   w i n d   t u r b in e s   ap p licatio n .     P u b lis h ed   w o r k s   i n   th s u b j ec o f   DFI s y n c h r o n izatio n   h av d ev o ted   to   th b ac k - to - b ac k   p o w er   co n v er ter   co n f ig u r atio n .   As  f a r   w k n o w ,   t h er is   n o   p u b li s h ed   w o r k   r elate d   to   v ec to r   co n tr o o f   DFI w i th   I MC  s y n ch r o n iza tio n   p r o b lem   i n   th e   liter at u r e.   T h er ef o r e,   th e   m a in   g o al  o f   t h i s   p ap er   i s   s y n ch r o n iz in g   t h e   DFI w i th   I MC  to   th g r id   f o r   s af co n n ec tio n   a n d   in j ec tin g   MP P T   p o w er   to   th e   g r id .   Fu r t h er m o r e,   u s i n g   I MC to   co n tr o l D FIG   w i n d   t u r b in es i s   i n   r esear ch   p h ase  a n d   m o s t o f   p u b lis h ed   w o r k s   ar b ased   o n   s i m u latio n   r esu lt s .   I n   th is   p ap er ,   lab o r at o r y   s ca le  p r o to t y p is   co n s tr u cted   to   d em o n s tr ate  ef f ec ti v e n ess   o f   th p r o p o s ed   s y s te m   p r a ctica ll y .   A l s o ,   I m p le m e n tat io n   o f   t h ex p e r i m en tal  s et u p   w ith   th lo w - co s AR M - b ased   m icr o co n tr o ller   is   d escr ib ed   w it h   d etail s   in   s ec t io n   t h at  co u ld   b g o o d   r ef er en ce   f o r   th o s in ter esti n g   to   p r ac tical  asp ec ts   o f   th p o w er   elec tr o n ics co n v er ter s .      T h i s   p ap er   is   o r g an ized   as  f o llo w s .   I n   s ec tio n   2 ,   m o d eli n g   an d   co n tr o o f   t h D FIG   b ased   w i n d   tu r b in i s   p r esen ted .   T h en c o d er   ca lib r atio n   an d   s y n c h r o n izatio n   o f   t h DFI is   d i s c u s s ed   in   s ec t io n   3 .   E x p er i m e n tal  r es u lts   f r o m   la b o r ato r y   p r o to ty p ar p r esen t ed   in   s ec tio n   4 .   F i n all y ,   s ec tio n   5   co n clu d es t h e   p ap er .         Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 694     I n t J   P o w   E lec  &   Dr i   S y s t ,   Vo l.  9 ,   No .   2 J u n 2 0 1 8   :   784     794   786   2.   M O DE L I N G   AN CO NT R O L   O F   T H E   SY ST E M   I n   th is   s ec tio n ,   d y n a m ic   m o d e o f   D FIG   b ased   w i n d   t u r b in is   p r o v id ed .   T h s tato r   w in d in g   o f   th e   DFI is   d ir ec tl y   co n n ec ted   to   th g r id ,   an d   th r o to r   w i n d i n g   i s   co u p led   v ia  a n   I MC.  T h I MC  m u s h an d le   th s lip   p o w er ,   i.e .   ab o u 3 0 o f   t h r ated   p o w er   o f   t h w i n d   t u r b in e.   T h s p ee d   r an g o f   t h g en er ato r   is   t y p icall y   ± 3 0 o f   s y n c h r o n o u s   s p ee d ,   th u s   p r o v id in g   a   f lex ib ilit y   o f   o p er atio n   in   b o th   s u b   an d   s u p er   s y n ch r o n o u s   m o d es,  d ep en d in g   o n   t h w in d   co n d itio n s .     2 . 1   T urbin M o del   T h m ec h a n ical  p o w er   ex tr ac ted   b y   w i n d   tu r b in f r o m   t h w i n d   is   e x p r ess ed   b y     3 1 . . ( , ) .                                                                                                                                                                                   ( 1 ) 2   pw P A C v     W         A                                       y                             ,  ρ                                y ,                     p o w er   co ef f icie n t,   r ep r esen tin g   t h a m o u n t o f   p o w er   t h at  t u r b in ca n   ex tr ac t,  an d   v w   i s   t h w i n d   s p ee d .   T h e   p o w er   av ailab le  i n   th w in d   ca n n o b ex tr ac ted   co m p lete l y .   T h eo r etica ll y   th m ax i m u m   ca p tu r ed   p o w er   is   5 9 o f   th p o w er   av ailab le  in   t h w in d .   T h p o w er   co ef f icie n is   f u n ct io n   o f   th tip -                     λ                                                                    β              - s p ee d   r atio   is   d ef in ed   b y                                                                                                                                                                               ( 2 ) t w R v     W         R                                                                  Ω                                                                        ch   p itc h   an g le   o f   th e   r o to r   b lad es,  th er is   a n   o p ti m u m   t ip -                      λ                              ( λ      ,β)                  x           v alu e.   T h er ef o r e,   f o r   w i n d   s p ee d s   b elo w   r ated   v al u e,   th e x is t in g   p o w er   i s   b elo w   t h r at ed   p o w er ,   s o   p o w er   co ef f icie n i s   o p ti m ized   b y   ad j u s ti n g   th t ip - s p ee d   r atio   to   ac h iev t h m ax i m u m   p o w er   co ef f icien t.  T h p itch   an g le  i s   k ep co n s tan i n   th i s   r eg io n   an d   t h is   p r o ce s s   is   ca lle d   th m ax i m u m   p o w er   p o in t r ac k in g   ( MP PT )   o f   w i n d   t u r b in es.  On   co n tr ar y ,   at   w in d   s p ee d s   ab o v t h r ated   v alu e   t h ex tr ac ted   w in d   p o wer   h as  to   b l i m i ted   b y   m ea n s   o f   b lad p itch i n g .   I n   th is   p ap er   th MP PT   is   ac co m p lis h ed   th r o u g h   lo o k - u p   tab l e [ 2 3 ] .     2 . 2   DF I G   m o del   f i f t h - o r d er   d y n a m ic  m o d el  o f   t h DFI G   is   u s ed   i n   t h is   p ap er .   T h elec tr ical  m o d el  o f   th DFI i n   th t w o - a x i s   d - q   s y n c h r o n o u s   r ef er en ce   f r a m is   g i v en   b y   [ 2 4 ]                                                                                    ( )     ;         ds ds s ds s qs ds s ds m dr qs qs s qs s ds qs s qs m qr dr dr r dr s r qr dr m ds r d v R i L i L i dt d v R i L i L i dt d v R i L i L dt                                                                       ( 3) () ( )                                 2 dr qr qr r qr s r dr qr m qs r qr e m qr dr dr qr s ls m r lr m i d v R i L i L i dt p T i i L L L L L L      I n   th e s eq u atio n s ,   R s   ,   R r   ,   L s   , L r   ,   L ls   ,   an d   L lr ar th r esi s tan ce s   an d   i n d u cta n ce s   o f   th e   s tato r   an d                             ,   L                             z                       ,         ,     q   ,         ,     q   ,        ,    q   ,        ,    q   ,   ψ    , ψq   , ψ    ,        ψq   ,     ar d   an d   q   co m p o n e n ts   o f   t h e   s p ac v ec to r s   o f   t h s tato r   an d   r o to r   v o ltag es,  c u r r en ts ,   an d   f l u x e s   r esp ec ti v el y ,   ω                  y                                                     ,   ω                                                         ,                                                    .           Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J   P o w   E lec  &   Dr i   S y s t     I SS N:  2 0 8 8 - 8 694       E va lu a tio n   o f S yn c h r o n iz a tio n   a n d   MPP T A l g o r ith ms in   a   D F I W in d   Tu r b in …  ( A h ma d   K h a jeh )   787   2 . 3   I nd irec t   M a t rix   Co nv er t er   T h m ai n   ad v a n ta g es  o f   a   m a t r ix   co n v er ter   ar e:  r o b u s t n e s s ,   r eliab ilit y   w it h   les s   s ize  a n d   w ei g h d u to   th ab s en ce   o f   t h b u l k y   elec tr o l y tic  ca p ac ito r ,   co n tr o llab le  in p u p o w er   f ac to r ,   n ea r l y   s i n u s o id al  in p u t   cu r r en a n d   o u tp u v o ltag w it h   o n l y   s w itc h i n g   f r eq u e n c y   h ar m o n ic s ,   alo n g   w it h   b id ir ec tio n al  p o w er   f lo w [ 2 5 ] .   T h d ir ec m atr i x   c o n v er ter   ( DM C )   e n co u n ter s   t h co m m u tatio n   p r o b le m s   r e q u ir in g   co m p le x   co n tr o cir cu itr y .   W h ile  in   I MC  all  s w itc h es   at  t h li n s id w ill  t u r n   o n   a n d   o f f   at   ze r o   cu r r en t,  s o   t h e   co m m u tatio n   p r o b le m s   ar el i m i n ated   [ 2 6 ] - [ 2 7 ] .   T h er ef o r e,   th I M C   i s   a n   i n ter esti n g   c o n v er ter   f o r   w in d   en er g y   ap p licatio n s   r e g ar d in g   its   r o b u s t n ess ,   r ed u ce d   s ize  a n d   r eliab ilit y   co n ce r n s .   Du to   t h ad v a n tag e s   o f   t h I MC  o v er   th e   b ac k - to - b ac k   co n v er ter s ,   in   t h is   p ap er   t h I M C   i s   u s ed   to   co n tr o l th DFI G.   An   I MC c o n s i s ts   o f   r ec tific atio n   p ar t o n   th i n p u t s id an d   an   i n v er s io n   p ar t o n   th o u tp u t   s id e,   co n n ec ted   v ia  f ictit io u s   d c - lin k   as  s h o w n   in   Fig u r e   1 .   T h r ec tif ier   h as  s i x   b id ir ec tio n al  s w itc h es  w i t h   th ab ilit y   o f   co n d u ct in g   c u r r en a n d   b lo ck in g   v o lta g i n   b o th   d ir ec tio n s .   T h r ec ti f ier   s id o b j e ctiv is   t o   ac h iev m a x i m u m   p o s it iv v o ltag es  at  t h f ictitio u s   d c - li n k   an d   s i n u s o id al  i n p u c u r r en ts .   Us u all y   th g r id   s id co n v er ter   o f   t h DFI is   co n tr o lled   to   ex ch an g ze r o   r ea ctiv p o w er   at  t h g r id   p o in t.   T h in v er ter   o f   th I MC  is   u s e d   to   c o n tr o t h ac tiv an d   r ea ctiv p o w er   o f   th DFI G.   Dep en d in g   o n   th r o to r   s p ee d ,   th I MC  w i ll  eith er   ab s o r b   p o w er   ( s u b - s y n c h r o n o u s )   f r o m   g r id   o r   in ject  p o w er   ( s u p er - s y n ch r o n o u s )   to   th e   g r id .   T h er ef o r e,   th I M C   m u s t   h a v e   th e   ab ilit y   o f   b id ir ec tio n al  p o w er   f lo w   to   t h n et w o r k .   On   t h o u tp u s ta g e ,   th e   s p ac v ec to r   m o d u latio n   ( SV M)   is   u s ed   to   g e n er ate   th e   r eq u ir ed   r o to r   v o ltag s p ac v ec to r   b y   c u r r en ts   co n tr o ller s .   Deta il  d escr ip t io n   o f   t h I MC  m o d u lat io n   te ch n iq u is   p r o v id ed   in   [ 1 6 ] .     2 . 4   Vec t o r   Co ntr o l o f   t he  DF I G   T h g o al  o f   th DFI co n tr o ller   is   th i n d ep en d en co n tr o o f   th s tato r   ac tiv an d   r ea cti v p o w er .   T h ac tiv p o w er   r ef er e n ce   i s   d eter m i n ed   b y   MP PT   alg o r ith m   an d   t h r ea ctiv p o w er   is   s et  i n   o r d er   to   ac h iev th d esire d   p o w er   f ac t o r .   Stato r   f lu x   d - q   r ef er en ce   f r a m is   t h m o s w id el y   u s ed   DFI v ec to r   co n tr o in   t h w i n d   t u r b in e   ap p licatio n s .   I n   DFI G,   th e   r o to r   v o ltag es  ar co n tr o v ar iab les  w h ic h   co n tr o t h r o to r   cu r r en ts .       T h s tato r   ac tiv an d   r ea ctiv p o w er   ca n   b ca lcu lated   as  [ 6 ]     3 2 3 ( )                                                                                                                                                                                      ( 4) 2 L m P V i s s q r L s V s Q L i s s m d r L s       T h ab o v eq u atio n s   clea r l y   s h o w   t h at   u n d er   t h s ta to r   f l u x   o r ien tatio n ,   t h ac ti v a n d   r ea ctiv e   p o w er s   ar d ec o u p led   a n d   ca n   b co n tr o lle d   v ia  t h e   r o to r   cu r r en ts .   B y   m ea n s   o f   iq r ,   w e   ca n   co n tr o t h ac t iv e   p o w er   w h ile  t h r ea ctiv p o w er   ca n   b co n tr o lled   v ia  id r .   Usi n g   t h ab o v eq u atio n s ,   t h r ef er en ce   cu r r en t s   ca n   b ca lcu lated   f r o m   th d es ir ed   p o w er s .       3.   SYNCH RO NI Z A T I O P R O B L E M   Star tin g   a   w i n d   tu r b i n b ased   o n   t h DFI G   r eq u ir to   a   co m p licated   alg o r ith m .   W h en   t h w i n d   s p ee d   r ea ch es  to   th m in i m u m   r eq u i r ed   s p ee d ,   co n n ec tin g   p r o ce d u r o f   th w i n d   tu r b i n w ill  b s tar ted .   A f ir s t,  th e   tu r b in s p ee d   is   co n tr o lled   b y   th p ith   an g le  c o n tr o m ec h a n is m .   Af ter   r ea ch in g   t h s p ee d   to   th o p er ati o n   ar ea   o f   t h D FIG ,   t h s y n ch r o n izatio n   p r o ce d u r m u s t   b d o n e.   Sc h e m atic  o f   t h DFI w i n d   t u r b in w i th   th e   I MC  s h o w in g   r eq u ir ed   s w i tch es  f o r   s y n c h r o n izat io n   i s   d ep icted   in   Fi g u r e   2 .   T o   s y n c h r o n ize  th D FIG   w it h   th g r id ,   SW 1   a n d   SW 2   s w i tch es   ar co n n ec ted   s eq u en ti all y .   T h er ef o r e,   p o w er   elec tr o n ics  co n v er ter   is   en er g ized   a n d   co u ld   b u s ed   to   co n tr o t h s tato r   v o lta g es   o f   t h D FIG   f o r   b ein g   s y n c h r o n o u s   to   th e   g r id   v o ltag e s .   Fu r t h er m o r e,   d u to   p h y s ical  t h r ee - p h ase  w i n d in g   o n   th r o to r ,   it  is   n ee d ed   to   ca lib r ate  th ze r o - p o s itio n   o f   th en co d er   an g l w it h   th ac t u al  an g le  o f   t h r o to r   w i n d in g .   S y n c h r o n i zin g   t h DFI an d   ca lib r atio n   o f   t h en co d er   ar b ased   o n   th s a m cir c u itr y ,   i n   p o in o f   th s y s te m   co n f i g u r atio n .   I n   b o th   ca s es,   SW 3   s w itc h   is   o p en   a n d   th s tato r   cu r r en is   ze r o .   T h er ef o r e,   o n l y   af ter   s y n ch r o n izatio n   p r o ce d u r th SW 3   an d   DFI co u ld   b s af el y   c o n n ec ted   to   th g r id .   I n   th e   f o llo w in g ,   DFI s y n ch r o n i za tio n   an d   en co d er   ca lib r atio n   p r o b lem s   ar d escr ib ed :     3 . 1   E nco der  Ca lib ra t io n   C o n v er tin g   q u a n titi e s   b et w ee n   d if f er en r e f er en ce   f r a m e s   i n   th v ec to r   co n tr o o f   th D FIG   r eq u ir to   th r o to r   an g le  p o s itio n .   T h r o to r   an g le  co u ld   b o b tain ed   b y   an   i n cr e m en ta l e n co d er   o r   th r o u g h   s e n s o r les s   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 694     I n t J   P o w   E lec  &   Dr i   S y s t ,   Vo l.  9 ,   No .   2 J u n 2 0 1 8   :   784     794   788   m et h o d s .   I n   ca s o f   u s i n g   en c o d er ,   g en er all y   t h en co d er   an g le  is   n o alig n ed   w ith   t h ac tu al  r o to r   an g le.   T h is   p r o b lem   o cc u r s   d u to   th f a ct  th at  th s p ac v ec to r   o f   th r o to r   lin k ag f lu x   is   co n cl u d ed   f r o m   th ac t u al  d is tr ib u tio n   o f   th r o to r   w i n d in g s .   T h er ef o r e,   alig n m en o f   t h e n co d er   an g le   w it h   a ctu al  r o to r   an g le  is   ac cid en tall y   an d   t h er is   co n s ta n o f f s e b et w ee n   t h e m   d u to   ze r o   p o s itio n   m i s m atc h e s   o f   th e m .   C o n s eq u en tl y ,   to   i m p le m e n v ec to r   co n tr o o f   t h DFI co r r ec tl y ,   it  i s   r eq u ir ed   to   m o d i f y   th e n co d er   an g le  b y   a n   o f f s et.   Sp ac v ec to r   d iag r a m s   o f   th s tato r   an d   r o to r   d escr ib in g   t h i s   p r o b lem   ar d ep icted   in   Fig u r e   3 .   I is   clea r   f r o m   Fi g u r e   3                                        (   ϴ        ) ,                           ed   to   i m p le m e n t   th v ec to r   co n tr o co r r ec tly .       3 . 2   E nco der  o f f s et   esti m a t io n a nd   DF I G   s y nchro n iza t io n   E n co d er   o f f s et  es ti m atio n   a n d   DFI s y n ch r o n iza tio n   u s ed   in   th i s   w o r k   is   b ased   o n   t h e   P L L   an d   DFI v ec to r   co n tr o [ 1 1 ] - [ 1 2 ] .   I n   th i s   m e th o d ,   esti m atio n   o f   t h en co d er   o f f s et  a n g le  a n d   s y n ch r o n izin g   t h e   g en er ato r   ar d o n s im u lta n eo u s l y .   I n   t h is   ca s e,   t h r o to r   cu r r en ts   in d u ce   v o lta g es  i n   th s tato r   o f   th e   g en er ato r .   S y n ch r o n o u s   r ef er e n ce   f r a m e   a n g le   ca n   b ac h ie v ed   u s i n g   P L L .   T h er ef o r e,   t h r ee - p h a s v o lta g es   ar tr an s f o r m ed   to   th s y n c h r o n o u s   r ef er en ce   f r a m b y   t h o u tp u an g le  o f   th P L L .   I n   th s y n c h r o n o u s   r ef er en ce   f r a m ali g n ed   w it h   th s tato r   f lu x   v ec to r   co n t r o l,  d - co m p o n e n o f   t h g r id   v o ltag s p ac v ec to r   i s   ze r o   an d   th q - co m p o n en is   eq u al  to   th m a x i m u m   o f   t h g r id   v o lta g e.   A ls o ,   t h s tato r   v o ltag e s   co n v er to   th s y n c h r o n o u s   r ef er en ce   f r a m w it h   th s a m an g le  i.e .   t h P L L   o u tp u a n g le  f i g u r e.   T h er ef o r e,   u n d er   th e   s a m tr a n s f o r m at io n   a n g le,   t h s tato r   v o lta g e s   ar s y n c h r o n o u s   to   t h g r id   v o ltag e s   p r o v id ed   th at  th d - co m p o n e n o f   t h s ta to r   v o ltag s p ac v ec to r   is   ze r o .   C o n s eq u e n tl y ,   s y n c h r o n izatio n   m et h o d   co u ld   b d esig n ed   b ased   o n   th is   f ac t.  I n   th is   m e th o d ,   th er r o r   o f   th d - co m p o n e n o f   th v o ltag s p ac v ec to r   is   f ed   to   P I   c o n tr o ller ,   an d   th co n tr o ller   o u tp u t is eq u al  to   t h o f f s et   an g le  a s   f o llo w s :     ( )                                                                                                                                                                                    ( 5 ) V V V d e r r d g d s k i kV o ff p d e r r s             Fig u r e   2 .   C o n f ig u r atio n   o f   th s y s te m   alo n g   w ith   s tar ti n g   s w i tch es               Fig u r e   3 . s p ac v ec to r   d iag r am s   o f   th s tato r   an d   r o to r   f r am es to   d escr ib th en co d er   o f f s et  p r o b lem       T o   c o m p lete  th e   s y n c h r o n iz atio n   p r o ce s s ,   it  is   m a n d ato r y   to   d esi g n   a   m eth o d   f o r   a m p lit u d e   ad j u s t m e n o f   t h s tato r   i n d u c ed   v o ltag e   w it h   t h e   g r id .   A cc o r d in g   to   t h s a m a n g le  u s ed   in   th e   s y n ch r o n o u s   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J   P o w   E lec  &   Dr i   S y s t     I SS N:  2 0 8 8 - 8 694       E va lu a tio n   o f S yn c h r o n iz a tio n   a n d   MPP T A l g o r ith ms in   a   D F I W in d   Tu r b in …  ( A h ma d   K h a jeh )   789   r ef er en ce   f r a m tr an s f o r m a tio n ,   eq u alit y   o f   th q - co m p o n en o f   v o ltag e s   o n   b o th   s id es  o f   th SW 3   m ea n s   t h a t   th s ta to r   v o ltag a m p lit u d is   eq u al  to   th g r id .   Fro m   eq u at io n s   3   an d   ze r o   s tato r   cu r r en ts   in   t h is   s ta g e,   it  i s   d ed u ce d   th at   th e   i n d u ce d   s tato r   v o lta g es  ar e   p r o p o r tio n al  to   th e   d - co m p o n en o f   th e   r o to r   cu r r en t.  C o n s eq u en tl y ,   th a m p lit u d o f   th s tato r   v o lta g s p ac v ec to r   co u ld   b c o n tr o lled   b y   P I   co n tr o ller   w it h   th e   q - co m p o n e n er r o r   o f   th s p ac v ec to r s   as  i n p u t   an d   t h e   d - co m p o n e n o f   t h r o to r   cu r r en as  o u tp u t.  T o   in cr ea s t h s p ee d ,   th r eq u ir ed   d - co m p o n en o f   t h r o to r   cu r r en f o r   th s tead y   s tate  v o ltag in   th s tato r   v o ltag is   ad d ed   to   th co n tr o s y s te m   as  f ee d - f o r w ar d   ter m .   T h er ef o r e,   th f in a co n t r o ller   o f   th s tato r   v o ltag a m p lit u d is   as  f o llo w:     ( )                                                                                                                                                                        ( 6 ) V V V q e r r q g q s kV i i k V d r p q e r r sL sm      Fin all y ,   d u to   t h lac k   o f   r ea ctiv p o w er   ex c h a n g e   i n   t h is   c ase,   th e   r ef er e n ce   v a lu e   o f   q - c o m p o n en t   o f   th r o to r   cu r r en i s   m ad eq u al  to   ze r o .   T h er ef o r e,   DFI s y n c h r o n izatio n   m eth o d   in   ter m s   o f   t h e   a m p lit u d an d   p h ase   to   t h g r id   w it h   e n co d er   o f f s et   m o d if icatio n   a n d   h ig h   r eliab ilit y   co u ld   b ac h iev ed .   B lo ck   d iag r a m   o f   t h o v er all  c o n tr o l s y s te m   o f   DFI s y n ch r o n izatio n   w it h   t h g r id   is   d ep i cted   in   Fig u r e   4 .           Fig u r e   4 .   Ov er all  b lo ck   d iag r a m   o f   t h s y n c h r o n izat io n   al g o r ith m   o f   t h DFI to   th g r id       3 . 3   P L L     S y n ch r o n izatio n   i s   o n o f   t h e   m o s i m p o r ta n p ar ts   o f   th p o w er   elec tr o n ics  co n v er ter s   co n n ec ted   to   th n e t w o r k .   T h p h ase  a n g le   o f   th p o s iti v s eq u en ce   o f   t h g r id   v o ltag m u s b m ea s u r ed   in   r ea ti m i n   o r d er   t o   p r ec is ely   co n tr o th co n v er ter .   I n   th m aj o r ity   o f   n e w   co n tr o al g o r ith m s ,   p h a s an g le  a n d   f r eq u e n c y   o f   th g r id   v o ltag i s   m ea s u r e d   th r o u g h   p h ase - lo c k ed   lo o p   ( P L L ) .   W ith   t h d ev elo p m e n o f   p o w er   elec tr o n ics   co n v er ter s   a n d   h i g h   i m p o r tan ce   o f   ac cu r ate  co n n ec t io n   to   t h g r id ,   t h d ig ital  P L L   s tr u ct u r is   d esi g n ed   f o r   m ea s u r in g   t h p h ase  an g le  an d   f r eq u en c y   o f   t h g r id   v o lta g e.   T h s y n c h r o n o u s   r e f er en c f r a m P L L   is   th e   m o s t s tr u ct u r u s ed   i n   th co n v er ter s   co n n ec ted   to   th g r id   [ 2 8 ] - [ 3 0 ] .       T h b lo ck   d iag r am   o f   li n ea r ized   s y n c h r o n o u s   r ef er e n ce   f r a m P L L   is   s h o w n   in   Fig u r e   5 .           Fig u r e   5 .   L in ea r ized   s y n ch r o n o u s   r ef er e n ce   f r a m P L L   b lo ck   d iag r a m       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 694     I n t J   P o w   E lec  &   Dr i   S y s t ,   Vo l.  9 ,   No .   2 J u n 2 0 1 8   :   784     794   790   4.   RE SU L T S AN D I SCU SS I O N   I n   o r d er   to   v er if y   t h o p er atio n   o f   t h p r o p o s ed   m et h o d ,   lab o r ato r y - s ca le  p r o to ty p is   d ev elo p ed ,   as d escr ib ed   f u r th er .     4 . 1   E x peri m e nta l H a rdw a re   Set up   An   ill u s tr atio n   o f   t h lab o r ato r y   p r o to t y p is   s h o w n   i n   Fi g u r e   6 ,   co m p o s ed   o f   t w o   p ar ts p o w er   p ar an d   th co n v er ter   an d   co n tr o l   p ar t.  I n   th in p u s ta g o f   th p o w er   s ec tio n ,   t h er is   m ain   co n tacto r   t h at   co n n ec t s   th s y s te m   to   t h th r ee - p h ase  u til it y .   A   v ar iab le  th r ee - p h ase  p o w er   s u p p l y   i s   co n n ec ted   to   th m ai n   s w itc h .   A   lab o r ato r y   1 . 5   k W   DFI is   u s ed   as  th g en er ato r   o f   th w i n d   tu r b in e.   T h p ar am eter s   o f   t h DFI an d   th e   t y p o f   e x p er i m e n tal  c o m p o n en t s   ar li s ted   i n   t h ap p en d ix .   D u to   t h d i f f er en t p o les ( DFI G:  4   p o les   an d   I n d u ctio n   Mo to r 2   p o les) th s h a f o f   t h DFI is   co n n ec ted   to   ca g in d u ct io n   m o t o r   th r o u g h   p u lle y   an d   b elt  s y s t e m .   T o   em u late  t h w in d   s p ee d ,   th s p ee d   o f   th in d u ctio n   m o to r   is   co n tr o lled   b y   co m m er cia l   d r iv ( VFD - 2 . 2 k W   f r o m   D elta  E lectr o n ics,  I n c. ) .   A n   i n cr e m en tal  3 6 0 0   PP R   o p tical  en co d er   f r o m   Au to n ic s   C o m p an y ,   is   ad d ed   to   th s h a f o f   t h DFI to   o b tain   th s p ee d   an d   p o s itio n   o f   th g en e r ato r   f o r   th co n tr o l   s y s te m .   T h s y n c h r o n izat io n   a lg o r ith m   n ee d s   s tato r   v o lta g es ,   th er ef o r t w o   v o ltag s en s o r   is   co n n ec ted   to   th e   s tato r   o f   th DFI G.         a)             b)     Fig u r e   6 .   L ab o r ato r y   p r o to t y p test   r ig : a )   P o w er   Sectio n   a n d   b )   C o n v er ter   an d   C o n tr o l Se ctio n       I n   t h co n v er ter   an d   co n tr o s ec tio n   o f   th e   test   r ig ,   t w o   m ic r o co n tr o ller s   ar u s ed   f o r   th e   s i m p lic it y   o f   th i m p le m en ta tio n .   O n m icr o co n tr o ller   is   d ed icate d   to   th SV m o d u latio n   o f   t h in d ir ec m atr i x   co n v er ter   an d   g e n er atio n   o f   th g ates  s ig n al s .   T h s ec o n d   m icr o co n tr o ller   is   r esp o n s ib le  f o r   co n tr o i m p le m en ta tio n .   T h r ec tif ier   an d   in v er ter   p ar ts   o f   t h in d ir ec m atr i x   co n v er ter   ar m ad b y   1 8   I GB T   s w itc h es  ( 1 MB H3 0 D )   f r o m   F u j E lectr ic  C o m p a n y .     T h s w itc h i n g   f r eq u en c y   o f   t h co n v er ter   is   s et  to   2 k Hz.                                                                ,      R L                ( R =1 0 Ω   ,   L =1   ,     0 µ )                                           co n v er ter   co n n ec tio n   to   th e   s u p p l y .   AD2 0 2 J   f r o m   A N AL OG   DE VI C E is   u ti l ized   as  v o lta g s en s o r .   C u r r en ts   s e n s o r s   ar e   L T 2 5 - NP   f r o m   L E M   C o m p an y .   I n   o r d er   to   v er if y   th e   v ec to r   co n tr o o f   t h DFI G,   w e   n ee d   to   co m p ar d - q   co m p o n en t s   o f   t h e   r o to r   cu r r en ts   to   th eir   r ef er e n ce s .   Fu r t h er m o r e,   th e s p ar a m eter s   co u ld   n o b m ea s u r ed   p h y s i ca ll y   an d   t h e y   e x is in   t h m i cr o co n tr o ller .   T h er ef o r e,   s e r ial  co m m u n icatio n   b o ar d   is   f ab r icate d   to   tr an s f e r   th ese  co m p o n en ts   f r o m   m ic r o co n tr o ller   to   th M A T L A B .   A l s o ,   R ela y s   ar e   u s ed   to   co n v er t t h m icr o co n tr o ller   s ig n a ls   to   th p o w er   s i g n als o f   th c o n tacto r s .       4 . 2   E x peri m e nta l R esu lt s   A cc o r d in g   to   th b alan ce d   t h r ee - p h ase  in p u v o lta g es,  j u s t w o   s e n s o r s   ar u s ed   to   m ea s u r t w o   li n e - to -                                                                                                                           A                                                  r e m o v t h D C   v al u o f   s en s ed   v o ltag es,  h i g h - p as s   f ilter   is   u s ed .   T h en ,   u s i n g   t h t w o   m ea s u r ed   v o lta g es,  n atu r al   t h r ee - p h a s to   th e   s tati o n ar y   t w o - p h a s r e f er en ce   f r a m co n v er s io n   h a v b ee n   m a d e.   T r an s f o r m atio n   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J   P o w   E lec  &   Dr i   S y s t     I SS N:  2 0 8 8 - 8 694       E va lu a tio n   o f S yn c h r o n iz a tio n   a n d   MPP T A l g o r ith ms in   a   D F I W in d   Tu r b in …  ( A h ma d   K h a jeh )   791   f r o m   t h s tatio n ar y   to   t h s y n ch r o n o u s   r ef er e n ce   f r a m is   d o n b y   t h P L L   o u tp u an g le.   Fo r   th is   p u r p o s e,   a   d ig ital  s y n ch r o n o u s   r e f er en ce   f r a m P L L   is   d esi g n ed   an d   i m p le m en ted   i n   t h m icr o co n tr o ller .   T h in p u li n e - to - li n v o ltag e   an d   t h q - ax is   co m p o n e n t   in   t h s y n ch r o n o u s   r ef er e n ce   f r a m e   ar p r esen te d   in   Fig u r e   7 . a.   T h e   q - ax i s   co m p o n e n o f   t h v o l tag s p ac v ec to r   is   n ea r l y   z er o   th at  m ea n s   t h co r r ec p er f o r m an ce   o f   t h i m p le m en ted   P L L .   Fu r t h er m o r e,   th i n p u l in e - to - li n v o lta g a n d   th o u tp u t   v o lta g o f   t h P L L   ar d ep icted   in   Fi g u r e   7 . b .   A s   it is   clea r   f r o m   Fi g u r e   7 . b ,   P L L   o u tp u t a n g l is   lo ck ed   to   th in p u t v o lta g e   an g le.   T o   s af el y   co n n ec t h DFI G   to   th g r id ,   th s y n c h r o n iz atio n   m et h o d   as  m e n tio n ed   ea r lier ,   is   i m p le m en ted   i n   th m icr o co n tr o ller .   T h g r id   an d   in d u ce d   s tato r   v o ltag e s   b ef o r f iltra tio n ,   u s i n g   d escr ib ed   s y n ch r o n izatio n   m et h o d   ar p r esen ted   i n .   A s   i is   s h o w n ,   a f ter   6 0 m s   th s tato r   v o lta g i s   s y n c h r o n o u s   w it h   th g r id   in   ter m s   o f   a m p lit u d an d   th p h ase  a n g le.   C o n s eq u en t l y ,   t h DFI i s   s y n ch r o n i ze d   to   th g r id   an d   co n n ec tio n   o f   th g e n er ato r   to   th g r id   is   s af e.   I is   ev id en f r o m   t h th at  th i n d u ce d   v o lta g es  in   t h s tato r   o f   th D FIG   co n tain   h ar m o n ics.  T h is   o cc u r s   d u to   o s cillatio n s   ex is t   in   t h r o to r   cu r r en t   a n d   th e   s tato r   v o ltag e s   ar in d u ce d   b y   th r o to r   cu r r en ts   b e f o r co n n ec tio n   to   t h g r id .                                                                                                                           y        ,                                 ap p lied   to   th d - ax i s   co m p o n en r ef er en ce   o f   t h r o to r   cu r r en t.  T h v alu o f   t h d - ax is   c o m p o n en r ef er e n ce   h as  ch a n g ed   f r o m   1   to   2   an d   af ter   1 . 2 s   to   0 . 5 E rr o r!   Ref er ence   s o urce   no t   f o un d. .   A s   i is   clea r   f r o m   th e   f i g u r e,   t h v ec to r   co n tr o l   w o r k s   v er y   w ell  a n d   th r ea v al u tr ac k   t h r ef er e n ce   w it h   a cc ep tab le  ac cu r ac y .   Fu r t h er m o r e,   t h s p ee d   o f   t h e   in d u ctio n   m o to r   h as   b ee n   c h an g ed   to   e m u late   t h r ea w i n d   ch ar ac ter is tic.   As   d is cu s s ed   ea r lier ,   th q - a x i s   c o m p o n en o f   t h r o to r   cu r r en is   p r o p o r tio n al  to   th ac tiv p o w er   in j ec ted   to   th e   u tili t y .   T h r o u g h   th MP PT   al g o r ith m ,   th ac ti v p o w er   r ef er en ce   is   ac h ie v ed   f r o m   lo o k - u p   tab le  th at  th e   in p u t i s   th s p ee d   o f   th DFI G .   T h q - ax is   co m p o n e n t o f   t h r o to r   cu r r en t f o r   th MP PT   tes t is d ep icted   in   th   .   C o m p ar is o n   o f   t h r ea an d   r ef er en ce   v a lu e s   in   t h i s   f i g u r s h o w s   t h at  t h MP PT   alg o r ith m   w o r k s   w ell  i n   t h p r o to ty p to   in j ec t m ax i m u m   p o w er   to   th u tili t y .         a)     b)     Fig u r e   7 .   E x p er i m en tal  r esu lts   o f   s y n c h r o n o u s   r e f er en ce   f r am P L L   i m p le m e n ted   in   t h m icr o co n tr o ller : a )   in s ta n ta n eo u s   lin e - to - li n v o lt ag o f   t h g r id   an d   th er r o r   s i g n al  o f   th Vq   ( in   p u ) ,   an d   b )   in s ta n ta n eo u s   l in e - to - li n v o lta g o f   t h g r id   an d   o u tp u t a n g le  o f   th P L L           Fig u r e   8 .   E x p er i m en tal  r esu lts   o f   s y n c h r o n izatio n   al g o r ith m :   th g r id   v o lta g ( b lu cu r v e)   an d   th i n d u ce d   v o ltag i n   t h s tato r   o f   t h DF I b ef o r f iltra tio n   ( g r ee n   cu r v e)             Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 694     I n t J   P o w   E lec  &   Dr i   S y s t ,   Vo l.  9 ,   No .   2 J u n 2 0 1 8   :   784     794   792   5.   DC  CO NCLU SI O N   Fro m   p r ac tical  p o in o f   v ie w ,   s tar tin g   a n d   s y n c h r o n izi n g   DFI w i n d   tu r b i n is   r ea ll y   a   ch alle n g e   d u to   p o s s ib le   i n r u s h   cu r r en t s .   T h er ar j u s t   f e w   w o r k s   i n   th e   liter at u r s tu d ied   D FIG   s af s y n c h r o n izatio n   to   th g r id   w it h   t h b ac k - to - b ac k   co n v er ter .   I n   t h i s   p ap er ,   an   e f f icie n s y n c h r o n izatio n   m et h o d   is   u s ed   to   co n n ec D FIG   w i n d   tu r b i n ex cited   b y   a n   i n d ir ec m atr ix   co n v er ter   as   ca n d id ate  to   r ep lace   th co n v e n tio n a l   b ac k - to - b ac k   co n v er ter   d u to   its   m er it s   s u c h   a s   eli m i n atio n   o f   t h b u l k y   elec tr o l y tic   ca p ac ito r .   E x p er i m e n tal   r esu lt s   o f   lab o r ato r y   s ca le  p r o to ty p co n f ir m ed   e f f ec t iv e n ess   o f   t h d escr ib ed   m eth o d .   I n   ad d itio n ,   MP PT  alg o r ith m   is   i m p le m e n ted   i n   t h m icr o co n tr o ller   to   te s MP PT   p er f o r m a n ce   o f   t h D FIG   w in d   tu r b i n w it h   th I MC,  an d   MP P T   p er f o r m a n ce   is   v er if ied   b y   t h ex p er i m en tal  r es u lts .             Fig u r 9 .   R ea lizatio n   o f   MP PT   alg o r ith m   to   in j ec m ax i m u m   p o w er   f r o m   t h w in d   to   th g r id : th q - a x is   co m p o n e n t o f   th r o to r   cu r r en t ,   r ef er en ce   ( r ed   lin e)   an d   m ea s u r ed   ( b lu e   lin e)     Fig u r 10 .   Vec to r   co n tr o l o f   th DFI p er f o r m an ce   r esu lt: a  s tep   ch an g i n   th r e f er en ce   v al u o f   t h d - ax is   co m p o n en t o f   th r o to r   cu r r en t,  r ef er en ce   ( r ed   lin e)   an d   m ea s u r ed   ( b lu lin e)       RE F E R E NC E S     [1 ]             L  ,        z                    V     A                        In d irec M a tri x   Co n v e rter  a n d   Its  A p p li c a ti o n   i n   P o w e F a c to            ,   A d v a n c e s in   P o w e El e c tro n ics ,   v o l.   2 0 1 5 ,   A rti c le ID  7 4 0 4 7 0 ,   1 0   p a g e s,  2 0 1 5 .   d o i: 1 0 . 1 1 5 5 /2 0 1 5 /7 4 0 4 7 0   [2 ]   Ra h im i   M ,   P a rn ian M .   Ef f i c ien c o n tro sc h e m e   o f   w in d   tu rb i n e w it h   d o u b ly   f e d   in d u c ti o n   g e n e ra to rs  f o lo w - v o lt a g e   rid e - th ro u g h   c a p a b il i ty   e n h a n c e m e n t. IET   Re n e wa b le P o we r Ge n e ra ti o n 2 0 1 0 v o l. 4 ,   n o . 3 ,   2 4 2 - 2 5 2 .   [3 ]   Kia ra sh   A ,   M u rtaz a   F ,   M o h a m m a d   F ,     K.  Eff ici e n A p p ro a c h   to   L V RT   Ca p a b il it y   o DFI G - Ba s e d   W in d   T u rb in e s   u n d e r   S y m m e tri c a a n d   A s y m m e tri c a V o lt a g e   Dip Us in g   Dy n a m ic  V o lt a g e   Re sto re r.   I n ter n a ti o n a J o u rn a o f   Po we r E lec tro n ics   a n d   Dr ive   S y ste ms   ( I J PE DS Vo 8   No   5 ,   2 0 1 7   p a g e s 9 4 5 - 9 5 6   [4 ]   Hu a   G ,   Co n g   L ,   G e n g   Y.  L V RT   Ca p a b il it y   o f   DFIG - Ba se d   W EC S   Un d e A s y m m e tri c a G rid   F a u l Co n d it io n .   IE EE   T ra n sa c ti o n o n   In d u stri a El e c tr o n ics 2 0 1 3 v o l. 6 0 ,   n o . 6 ,   2 4 9 5 - 2 5 0 9 .   [5 ]   V e n u   M a d h a v   G ,   Ob u les u   Y.  P . ,   A   F u z z y   L o g ic  Co n tro S trate g y   fo Do u b ly   F e d   In d u c ti o n   G e n e ra to f o Im p ro v e d   P e rf o rm a n c e   u n d e F a u lt y   Op e ra ti n g   Co n d it i o n s.  I n ter n a ti o n a l   J o u rn a o P o we El e c tro n ics   a n d   Dr ive   S y ste ms   ( IJ PE DS )   V o 4   N o   4 ,   2 0 1 4   p a g e s   4 1 9 - 4 2 9   [6 ]   Kh a jeh   A ,   G h a z R.   GA - Ba se d   Op ti m a L QR  Co n tro ll e to   Im p ro v e   L V RT  Ca p a b il it y   o f   DFI W in d   T u rb in e s.   Ira n ia n   J o u rn a o El e c trica l   a n d   El e c tro n ic E n g i n e e rin g .   2 0 1 3 ;9 ( 3 ):1 6 7 - 7 6 .   [7 ]     M y a T h in   A ,   Yu z a n a   K y a in g   N.  S . ,   P e rf o rm a n c e   A n a l y sis  o Do u b ly   F e d   In d u c ti o n   G e n e ra to Us in g   V e c to r   Co n tr o T e c h n iq u e .   I n ter n a t io n a J o u rn a o P o we r E lec tro n ics   a n d   Dr ive   S y ste ms   ( I J PE DS Vo 5   N o   5 ,   2 0 1 5   [8 ]   T a p ia,  G . S a n tam a ria,  G . Telle ria,  M . S u sp e rre g u i,   A . ,   " M e th o d o lo g y   f o S m o o th   Co n n e c ti o n   o f   Do u b ly   F e d   In d u c ti o n   G e n e ra to rs t o   t h e   G rid , "   En e rg y   Co n v e rs io n ,   IEE T ra n sa c ti o n o n   ,   v o l . 2 4 ,   n o . 4 ,   p p . 9 5 9 , 9 7 1 ,   De c .   2 0 0 9   [9 ]   Co rtaja re n a ,   J.  A . De   M a rc o s,  J . A lv a re z ,   P . V ica n d i,   F .   J.;   A lk o rta,  P . ,   " S tart  u p   a n d   c o n tr o o f   a   DFIG   w in d   tu rb i n e   tes rig , "   IECON  2 0 1 1   -   3 7 t h   A n n u a l   Co n fer e n c e   o n   I EE In d u stri a El e c tro n ics   S o c i e ty   ,   v o l. ,   n o . ,   p p . 2 0 3 0 , 2 0 3 5 ,   7 - 1 0   No v .   2 0 1 1   [1 0 ]   S Zh e   Ch e n C h e u n g ,   N.C. Ka   Ch u n g   W o n g Jie   W u ,   " G rid   S y n c h ro n iza ti o n   o f   Do u b ly - f e d   In d u c ti o n   G e n e ra to Us in g   In teg ra V a riab le  S tru c tu r e   Co n tro l , "   En e rg y   Co n v e rs io n ,   IEE T ra n s a c ti o n o n   ,   v o l . 2 4 ,   n o . 4 ,   p p . 8 7 5 , 8 8 3 ,   De c .   2 0 0 9   [1 1 ]     S a d a ra ,   W . Ne a m m a n e e ,   B. ,   " Im p le m e n tatio n   o f   a   th re e   p h a se   g rid   s y n c h ro n iza ti o n   f o d o u b ly - fe d   in d u c ti o n   g e n e ra to rs  in   w in d   e n e rg y   s y ste m , "   El e c trica En g in e e rin g / El e c tro n ics   Co mp u ter   T e lec o mm u n ica t io n a n d   In fo rm a t io n   T e c h n o l o g y   ( ECT I - C ON),  2 0 1 0   In ter n a ti o n a Co n fer e n c e   o n   ,   v o l. ,   n o . ,   p p . 1 0 1 6 , 1 0 2 0 ,   1 9 - 2 1   M a y   2 0 1 0   [1 2 ]     Ju n g w o o   P a rk Kiw o o k   L e e Do n g w o o k   Ki m K w a n g so o   L e e Jin so o n   P a rk ,   " A n   e n c o d e r - f re e   g rid   s y n c h ro n iza ti o n   m e th o d   f o a   Do u b ly - f e d   In d u c ti o n   G e n e ra to r, "   Po we El e c tro n ics   a n d   Ap p li c a ti o n s,  2 0 0 7   Eu r o p e a n   Co n fer e n c e   o n   ,   v o l. ,   n o . ,   p p . 1 , 6 ,   2 - 5   S e p t.   2 0 0 7   [1 3 ]   M .   S h a h ro o z i,   R.   G h o b a d a n d   A .   Ra d a n ,   " Us in g   v irt u a d irec p o w e c o n tro f o sy n c h ro n i z in g   DFIG   w it h   g rid , "   Po we El e c tro n ics ,   Dr ive   S y ste ms   a n d   T e c h n o lo g ies   Co n fe re n c e   ( PE DS T C),   2 0 1 4   5 t h ,   T e h r a n ,   2 0 1 4 ,   p p .   9 6 - 1 0 1 .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J   P o w   E lec  &   Dr i   S y s t     I SS N:  2 0 8 8 - 8 694       E va lu a tio n   o f S yn c h r o n iz a tio n   a n d   MPP T A l g o r ith ms in   a   D F I W in d   Tu r b in …  ( A h ma d   K h a jeh )   793   [1 4 ]   S .   M a h m o d ich e ra ti ,   M .   El b u lu k   a n d   Y.  S o z e r,   " G rid   s y n c h ro n iza ti o n   f o a   v irt u a d irec p o w e r - c o n tr o ll e d   DFIG   w in d   p o w e s y ste m , "   2 0 1 5   IE EE   En e rg y   Co n v e rs io n   Co n g re ss   a n d   Exp o siti o n   ( ECCE ) ,   M o n trea l ,   QC,  2 0 1 5 ,   p p .   1 0 1 3 - 1 0 2 0 .   [1 5 ]     Am in J,  Ka z e m z a h e d   R,   M a d a d i   Ko jab a d H.  P e rf o rm a n c e   e n h a n c e m e n o f   in d irec m a tri x   c o n v e rte b a se d   v a riab le  sp e e d   Do u b ly - F e d   in d u c ti o n   g e n e ra to r. 1 st  P o we El e c tro n ic  &   Dr i v e   S y ste ms   &   T e c h n o lo g ies   Co n fer e n c e   ( PE DS T C) 2 0 1 0 4 5 0 - 4 5 5 .   [1 6 ]     Re y e E,   P e n a   R,   Ca rd e n a R,   Clare   J,  W h e e ler  P .   Co n tr o o f   a   Do u b ly - f e d   In d u c ti o n   G e n e ra to w it h   a n   In d irec M a tri x   Co n v e rter w it h   c h a n g in g     [1 7 ]   DC v o lt a g e .   IEE In ter n a ti o n a S y mp o siu o n   I n d u stria l   El e c tro n i c s ( IS IE)   2 0 1 0 1 2 3 0 - 1 2 3 5 .   [1 8 ]     Ya ra h m a d i,   A ,   Kh a b u riDA ,     B e h n iaH . Dire c V irt u a T o rq u e   Co n tr o o f   DFI G   g rid   c o n n e c ti o n   u si n g   In d irec M a tri x   Co n v e rter.  3 rd   Po we r E lec tro n ics   a n d   Dr ive   S y ste ms   T e c h n o lo g y   ( PE DS T C)   2 0 1 2 ;   1 1 5 - 1 2 0 .   [1 9 ]     Ca lv il lo CF ,   M a rtellF ,   E li z o n d o J L ,   A v il a   A ,   M a c ias M E,   Riv e ra M ,   Ro d rig u e z J.  Ro t o c u rre n t   f u z z y   c o n tro o f   a   DFIG   w it h   a n   In d irec M a tri x   Co n v e rter.  3 7 t h   An n u a Co n f e re n c e   o n   IEE In d u stria El e c tro n ics   S o c iety   IECON 2 0 1 1 4 2 9 6 - 4 3 0 1 .   [2 0 ]     Riv e ra ,   M ,   El izo n d o JL ,   M a c ias M E,   P r o b stOM ,   M ich e l o u d OM,   Ro d rig u e z J,  Ro jas C,   W il so n A . M o d e l   p re d ictiv e   c o n tro o f   a   Do u b ly   F e d   In d u c ti o n   G e n e ra to w it h   a n   In d irec M a t rix   Co n v e rter.  3 6 th   An n u a C o n f e re n c e   o n   IEE E   In d u stria El e c tro n ics   S o c iety   IE CON 2 0 1 0 2 9 5 9 - 2 9 6 5 .   [2 1 ]     W e n lan g   D,  Zh i y o n g   C,   L i m in g   Z,   Yu   Y.  Re se a r c h   o n   th e   p e rf o rm a n c e   o f   lo w   v o lt a g e   rid e - th ro u g h   f o d o u b ly   f e d   in d u c ti o n   g e n e ra to e x c it e d   b y   t w o - sta g e   m a tri x   c o n v e rter. IEE 6 th   In ter n a ti o n a Po we El e c tro n ics   a n d   M o ti o n   Co n tro Co n fer e n c e   IPE M C   2 0 0 9 6 3 8 - 6 4 3 .   [2 2 ]   F .   M .   S a v io ,   V .   R.   Ra jan ,   B.   A ru n   K u m a ra n   a n d   C.   S .   A .   S e k h a r,   " P e rf o rm a n c e   a n a l y sis  o f   a n   im p ro v e d   lo w   h a rm o n ic  in d irec m a tri x   c o n v e r ter  f o d riv e   sy ste m   in   W ECS , "   Eme rg in g   T re n d s   In   Ne &   Re n e wa b le   En e rg y   S o u rc e An d   E n e rg y   M a n a g e me n ( NCET   NRE S   EM ),   2 0 1 4   IEE Na ti o n a l   Co n fer e n c e   On ,   Ch e n n a i,   2 0 1 4 ,   p p .   2 1 4 - 2 2 0 .   [2 3 ]     M ich a lk e     G .   V a r iab le  sp e e d   w i n d   tu r b in e s -   m o d e li n g ,   c o n tro l ,   a n d   im p a c o n   p o w e s y ste m s.  Ph T h e sis,  Ri so   Na ti o n a l   L a b o r a to ry   2 0 0 8 .   [2 4 ]   Zerz o u ri  N,  L a b a H.   A c ti v e   a n d   Re a c ti v e   P o w e Co n tro o f   a   Do u b ly   F e d   In d u c ti o n   G e n e ra to r.   In ter n a ti o n a l   J o u rn a o P o we r E lec tro n ics   a n d   Dr ive   S y ste ms   ( I J PE DS Vo l   5   N o   2 ,   2 0 1 4   p a g e s 2 4 4 - 2 5 1   [2 5 ]   Ku ld e e p   B,   S u b ra B.   No v e l   Co n tr o S trate g y   o f   In d irec M a tri x   Co n v e rter  Us in g   S p a c e   V e c to M o d u lati o n .   In ter n a t io n a J o u rn a o P o we r E lec tro n ics   a n d   Dr ive   S y ste ms   ( IJ P EDS )   V o l   7   N o   3 ,   2 0 1 6   p a g e s 9 2 6 - 9 3 5   [2 6 ]     W e   L ,     L ip o   TA .   A   n o v e m a tri x   c o n v e rter  to p o lo g y   w it h   sim p le   c o m m u tatio n .     3 6 t h   IEE   I n d u stry   Ap p li c a ti o n s   Co n fer e n c e   IAS   2 0 0 1 .   [2 7 ]   Na n n a p a n e n L ,   G o p a la  Ra o   V . ,   C o n tro o f   In d irec M a tri x   Co n v e rter  b y   Us in g   I m p ro v e d   S V M   M e t h o d .   In ter n a t io n a J o u rn a o P o we r E lec tro n ics   a n d   Dr ive   S y ste ms   ( IJ P EDS )   V o l   6   N o   2 ,   2 0 1 5   p a g e s 3 7 0 - 3 7 5   [2 8 ]     G o les tan ,   S . M o n f a re d ,   M . F re ij e d o ,   F . D.,   " De sig n - Orie n ted   S t u d y   o f   A d v a n c e d   S y n c h ro n o u Re fe re n c e   F ra m e   P h a se - L o c k e d   L o o p s,"   Po we r E lec tro n ics ,   IEE E   T ra n sa c ti o n o n   ,   v o l. 2 8 ,   n o . 2 ,   p p . 7 6 5 , 7 7 8 ,   F e b .   2 0 1 3   [2 9 ]     G o n z a lez - Esp in ,   F . F ig u e re s,  E. ;   G a r c e ra ,   G . ,   " A n   A d a p ti v e   S y n c h ro n o u s - Re f e r e n c e - F ra m e   P h a se - L o c k e d   L o o p   f o r   P o w e Qu a li t y   I m p ro v e m e n in   a   P o ll u ted   Util it y   G rid , "   In d u stria El e c tro n ics ,   IEE T ra n s a c ti o n o n   ,   v o l. 5 9 ,   n o . 6 ,   p p . 2 7 1 8 , 2 7 3 1 ,   Ju n e   2 0 1 2   [3 0 ]                                        A              z ,   O. V i d a l,   A . Do v a l - G a n d o y ,   J.,   " T h re e - P h a se   P L L W it h   F a st   P o stf a u lt   Re trac k in g   a n d   S tea d y - S tate   R e j e c ti o n   o f   Vo lt a g e   Un b a lan c e   a n d   Ha rm o n ics   b y   M e a n o f   L e a d   Co m p e n sa ti o n , "   Po we r E lec tro n i c s,  I EE T r a n s a c ti o n o n   ,   v o l . 2 6 ,   n o . 1 ,   p p . 8 5 , 9 7 ,   J a n .   2 0 1 1   [3 1 ]     F re ij e d o ,   F . D.;   D o v a l - Ga n d o y ,   J.;  L o p e z ,   O.;   A c h a ,   E. ,   " T u n in g   o f   P h a se - L o c k e d   L o o p f o P o w e Co n v e rters   Un d e Disto rted   Util it y   Co n d i ti o n s,"   In d u stry   Ap p li c a t io n s,  IEE T ra n s a c ti o n o n   ,   v o l. 4 5 ,   n o . 6 ,   p p . 2 0 3 9 , 2 0 4 7 ,   No v . - d e c .   2 0 0 9       AP P E NDI X:   P ARAM E T E R S O F   T H E   S T UDI E SY ST E M   ARE AS F O L L O W S     DFI p ar a m eter s :     L m =2 3 4 m H   L ls =L lr =1 4 . 5 m H   R s =R r=  Ω   V nom =3 8 0 V   P nom =1 . 5 k W   T u r n   R atio =1 . 0 5 5     I GB T   T y p : 1 MB H3 0 D   C u r r en t Sen s o r   L T S 2 5 - NP   Vo ltag Se n s o r   A D2 0 2   Mic r o co n tr o ller   SA M7 X2 5 6       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.