T E L K O M N I K T elec o m m un ica t io n,  Co m pu t ing ,   E lect ro nics   a nd   Co ntr o l   Vo l.   18 ,   No .   6 Dec em b er   2 0 2 0 ,   p p .   3 2 40 ~3 2 46   I SS N:  1 6 9 3 - 6 9 3 0 ,   ac cr ed ited   First Gr ad b y   Kem en r is tek d i k ti,  Dec r ee   No : 2 1 /E/KPT /2 0 1 8   DOI : 1 0 . 1 2 9 2 8 /TE L KOM NI K A. v 1 8 i6 . 1 6 1 7 1     3240       J o ur na l ho m ep a ge h ttp : //jo u r n a l.u a d . a c. id /in d ex . p h p /TELK OM N I K A   Using  pos ition co ntrol to imp ro v e t he ef ficiency o wi nd t ur bine       Ro s hen T a ri q Ahm edha m di,   Sa la m   Wa ley   Sh neen   En e rg y   a n d   Re n e wa b le E n e r g ies   Tec h n o l o g y   Ce n ter,   Un i v e rsity   o f   Tec h n o lo g y ,   Ira q         Art icle  I nfo     AB S T RAC T   A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   Ma r   2 7 ,   2 0 2 0   R ev is ed   J u n   5 ,   2 0 2 0   Acc ep ted   J u l 9 ,   2 0 2 0       Wi n d   e n e r g y   is  o n e   o f   t h e   re n e w a b le  e n e rg ies   th a t   c a n   b e   u sin g   t o   g e n e ra te  e lec tri c it y .   In c re a sin g   d e m a n d   fo th is  ty p e   o re n e wa b le  e n e rg y   f o su sta in a b il it y   a n d   a c c e ss ib il it y .   En v ir o n m e n tall y   a it   d o e n o t   c a u se   a n y   p o ll u ti o n   in   a d d i ti o n   t o   t h e   a b u n d a n c e   o re q u ired   e q u ip m e n t   a n d   les m a in ten a n c e   a n d   l o n g   o p e ra ti o n   li fe   o it p a rts  d e sp it e   t h e   h i g h   c o st  o t h e   sy ste m   a it in sta ll a ti o n   b u a t   lo n g   term ,   b e c o m e   c h e a p e r.   Wi n d   p o we g e n e ra to rs  d e p e n d   o n   t h e ir  o p e ra t io n   o n   wi n d   sp e e d   a n d   d irec ti o n .   Th e re fo re ,   it   sh o u l d   b e   in sta ll i n g   in   p lac e wh e re   th e   win d   sp e e d   is  a d e q u a te  a n d   su fficie n t   to   r o tate   i ts  r o to r,   it   k n o ws   t h a wi n d   sp e e d   is  v a riab le  i n   it s p e e d   a n d   d irec ti o n   th e y   c h a n g e   e v e ry   h o u r   a n d   e v e r y   se a so n .   I n   th is  d e sig n ,   m a n y   p r a c ti c a a n d   th e o re ti c a ( s imu lati o n )   e x p e rime n ts  h a v e   b e e n   d o n e   wh ic h   will   b e   m e n ti o n e d   a n d   e x p lain e d   in   d e tails  i n   t h is  re se a rc h   sh o ws   th a t h is  m e c h a n is m   ra ise th e   e fficie n c y   o wi n d   p o we g e n e ra to rs  b y   8 0 %   w h e n   t h e   ro to o t h e   wi n d   t u rb in e   d irec ted   to wa rd th e   wi n d   th a n   i th e y   we re   fix e d   d irec ti o n .   K ey w o r d s :   R en ewa b le  en er g y   T u r b in r o tatio n   s p ee d     W in d   en er g y   win d   p o wer   g en er ato r s   T h is i a n   o p e n   a c c e ss   a rticle   u n d e th e   CC B Y - SA   li c e n se .     C o r r e s p o nd ing   A uth o r :   Salam   W aley   Sh n ee n   E n er g y   an d   R en ewa b le  E n er g i es T ec h n o lo g y   C en ter ,   Un iv er s ity   o f   T ec h n o lo g y ,     5 2   Al - Sn aa   s tr ee t,  B ag h d a d ,   I r aq .   E m ail:  s alam _ wale y 7 3 @ y ah o o . co m       1.   I NT RO D UCT I O N   C lean   en er g y   th at  ca lled   r en ewa b le  en er g y   an d   th er is   wid esp r ea d   p o p u lar   s u p p o r f o r   u s in g   r en ewa b le  en e r g y ,   p a r ticu lar l y   s o lar   a n d   win d   e n er g y ,   wh i ch   p r o v id e   elec tr icity   with o u t   g iv in g   r is to   an y   ca r b o n   d io x id em is s io n s   [1 - 3 ] .   Utilizatio n   o f   win d   en e r g y   h as  in cr ea s ed   s p ec tacu lar ly   in   r ec en t   y ea r s ,   with   an n u al  in cr ea s es  in   in s talled   ca p ac ity   o f   ar o u n d   2 0 in   r ec e n y ea r s   [ 4 - 6 ] .   R esear ch   in to   a lter n ate  s o u r ce s   o f   en er g y   d ated   b ac k   in   th late  9 0 s .   E lectr ic ity   ca n   b u s ed   o n s h o r an d   o f f s h o r s ites   to   p r o d u ce   f r o m   win d   with   d is tin ct  d if f er e n ce   f o r   e x a m p le  in   2 0 1 5 ,   o n s h o r e   win d   av er ag ed   3 0 ca p ac ity ,   a n d   o f f s h o r e   4 1 [ 5 - 7 ] .     T h wo r l d   is   g r o win g   en e r g y   n ee d ,   alo n g s id in c r ea s in g   p o p u latio n   led   to   t h co n tin u al   u s o f   f o s s il  f u el - b ased   en er g y   s o u r ce s   ( co al,   o il  an d   g as )   wh ich   b ec am p r o b lem atic   b y   cr ea tin g   s ev e r al  ch allen g es   s u ch   as:  d ep letio n   o f   f o s s il  f u el  r eser v es,  g r ee n h o u s g as  e m is s io n s   an d   o th er   en v ir o n m en tal  [ 7 - 9 ] .   W in d   en er g y ,   th em er g e n ce   o f   win d   a s   an   im p o r tan s o u r ce   o f   th W o r ld s   en er g y   h as  tak en   co m m an d in g   lead   a m o n g   r en ewa b le  s o u r ce s .   W in d   ex is ts   ev er y wh er in   th wo r ld ,   in   s o m p lace s   w ith   c o n s id er ab le  en er g y   d en s ity   [ 1 0 - 1 2 ] .   W in d   en er g y   h ar n ess es  k in etic  en er g y   f r o m   m o v in g   air .   T h p r im ar y   ap p licatio n   o f   th im p o r tan c to   clim ate  ch an g m itig atio n   is   to   p r o d u ce   elec t r icity   f r o m   lar g tu r b in es  lo c ated   o n s h o r ( lan d )   o r   o f f s h o r ( in   s ea   o r   f r esh     wate r )   [ 1 3 - 1 5 ] .   On s h o r win d   en er g y   tech n o lo g ies  ar alr ea d y   b ein g   m a n u f ac tu r an d   d ep lo y e d   o n   lar g e     s ca le  [ 1 6 - 1 8 ] .   W in d   tu r b i n es  c o n v er t h en e r g y   o f   win d   i n to   elec tr icity .   Me etin g   t h n ee d s   o f   t h d e v elo p in g   wo r ld   with   m o d er n   en e r g y   an d   o th er   in f r astru ctu r tec h n o lo g ies  is   cr itical  task   f o r   im p r o v in g   q u ality   o f   life   an d   e n h an cin g   h u m a n   d ev elo p m en [ 1 9 - 2 1 ] .   T h win d   tu r b in n ee d   t h f o llo win g   r eq u ir em en ts ,   p r e v io u s   s tu d ies,  f o r   t h p e r f o r m an ce   im p r o v em e n o f   a   v er tical  a x is   win d   tu r b in e,   ae r o d y n am ic  an aly s is ,   co n tr o l   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
T E L KOM NI KA   T elec o m m u n   C o m p u t E l Co n tr o l         Usi n g   p o s itio n   co n tr o l to   imp r o ve   th efficien cy   o f wi n d   tu r b in e   ( R o s h en   Ta r iq   A h med h a md i )   3241   m ec h an is m   d esig n   a n d   its   r ea li za tio n   o f   1 k class   m o d el  ar e   ca r r y in g   o u t.  T h p o we r   o u tp u t   is   im p r o v in g   ab o u 6 0 % c o m p a r in g   with   VAWT  u s in g   f ix ed   p itch   an d   s y m m etr ic  air f o il [ 2 2 - 2 5 ].       2.   SYST E M   ARCH I T E CT U R E   2 . 1 .     O pera t ing   princip le  o f   t he  s y s t em   m o delin g   T h p u r p o s o f   th is   r esear ch   i s   to   d esig n   win d   tu r b in f a n   r o tatin g   s y s tem   ( y aw   an g le )   t o   m ak e   it  win d war d ,   as  s h o w n   in   r ed   i n   Fig u r 1 .   I n   o r d er   to   test   th s y s tem   th at  h as  d esig n e d   in   th i s   r esear ch   an d   s h o w   th ef f ec o f   win d   d ir ec tio n   o n   th ef f icien cy   a n d   s p ee d   o f   r o tatio n   o f   th win d   tu r b i n f an .   p r ac tical   ex p er im en h as  co n d u c ted   at  t h win d   en e r g y   lab o r ato r y /en er g y   an d   r en ewa b le  en er g y   te ch n o lo g y   ce n ter   at    th Un iv er s ity   o f   T ec h n o lo g y /B ag h d ad .   I ts   p u r p o s is   to   s h o h o th win d   d ir ec tio n   af f ec ts   th r o tatio n al  s p ee d   o f   th e   tu r b in f an .   W h er m i n iatu r m o d el   o f   t u r b i n f a n   h as   in s talled ,   as  in   Fig u r 2 .   tu r b in e   f an   h as  in s talled   o n   b ase  th at  h a s   th ab ilit y   to   ch an g its   an g l as  r eq u ir ed .   I n   a d d itio n   to   lin k in g   th f an   o u tlet   with   r o tatio n al  s p ee d o m eter   in   o r d er   to   p r o v id th p o s s ib ilit y   o f   m ea s u r i n g   th f an   r o t ati o n al  s p ee d   wh en   ch an g in g   th an g le,   as sh o wn   b y   th e x p er im en t sy s tem   in   F ig u r e   3.             Fig u r 1 .   Yaw   p o s itio n   co n tr o l sy s tem     Fig u r 2 .   Sm all - s ca le   win d   tu r b in r o to r           Fig u r 3 .   E x p er im e n tal  test   f o r   th air   an g el  o f   attac k   o n   th r o to r       2 . 2 .     P r o po s ed  ex perim ent a a nd   re s ults   T h is   s im u latio n   h ad   two   e x p e r im en in clu d e E x p er im e n o n e:  T h is   ex p er im e n s h o ws  th ef f ec o f   ch an g in g   th a n g le  o f   win d   att ac k   o n   win d   tu r b in f a n .   T h test   f o cu s ed   o n   th e   ef f ec t   o f   ch an g in g   th a n g le  in   ter m s   o f   r o tatio n al  s p ee d .   T h r o tatio n al   s p ee d   is   v er y   im p o r tan f o r   g e n er atin g   elec tr icit y   f r o m   win d   tu r b i n es   an d   r aisi n g   th eir   ef f icien cy .   T h h ig h er   t h win d   s p ee d ,   t h f aster   th r o tatio n al  s p ee d ,   a n d   th u s   th ef f icien c y   an d   th g en er atio n   o f   win d   tu r b in es  ar b etter .   C er tain ly ,   wit h in   th r ea s o n ab le  an d   p er m is s ib le  lim it s   in   ter m s   o f   d esig n ,   o th er wis at  h ig h   s p ee d   ca u s th s y s tem   to   co ll ap s e.   No te  th at  th er ar m an y   p r o tectio n   s y s tem s   f o r   win d   tu r b in es  in   ca s es  o f   h ig h   s p ee d   d u r in g   s to r m s .   T h er is   n o   r o o m   f o r   t h is   in   th is   r esear ch .   I n   th is   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                    I SS N :   1 6 9 3 - 6 9 3 0   T E L KOM NI KA   T elec o m m u n   C o m p u t E l Co n tr o l Vo l.  18 ,   No .   6 Dec em b e r   2 0 2 0 :    32 40   -   32 46   3242   ex p er im en t,   we  co n s id er e d   th e   ze r o - d e g r ee   a n g le   to   b th h i g h est win d   d ir ec tio n   o n   th tu r b in f an ,   wh ile  we  co n s id er ed   th 9 0 - d eg r ee   an g l as  th l o west  win d   o n   th t u r b in e.   T h r ee   v alu es  h ad   s elec ted   f o r   win d   s p ee d :     4   m /s ,   3 . 3   m /s ,   an d   2 . 6   m   s .   T ab le  1   s h o ws th r esu lts   o b tain ed .   Fig u r 4   s h o ws  th r esu lts   o f   t h f ir s ex p er im en i n   th f o r m   o f   cu r v es,  th r o u g h   wh ich   we  ca n   o b s er v e   th ef f ec o f   c h an g in g   th d ir e ctio n   o f   win d   o n   th r o tatio n al   s p ee d   o f   th win d   tu r b in e   f an   an d   th u s   af f ec its   ef f icien cy .   Fro m   th ese  cu r v es  we  n o te  th at  th h ig h est  r o ta tio n al  s p ee d   wh en   th tu r b in f a n   is   f ac in g   th win d   an d   th e r ef o r e   th h ig h est  ef f icien cy   an d   m a x im u m   g en er ati o n   ar i n   th is   ca s g r ad u ally   d e cr ea s in g   wh en e v er   th win d   an g le  ch an g es  u n til  all  th cu r v es  m ee an d   b ec o m ze r o   wh en   y o u   ar n o f ac in g   th win d   d esp ite   ch an g in g   th win d   s p ee d .   T a b le   2   s h o ws  th am o u n o f   ch a n g o f   t h p er ce n tag o f   th tu r b in r o tatio n   s p ee d   wh en   ch an g in g   th d i r ec tio n   o f   th win d ,   an d   th er e f o r t h p er ce n tag o f   ch a n g o f   th e   ef f i cien cy   o f   th tu r b in e   o b tain ed   f r o m   th r esu lts   o f   T ab le  1   as  th e   m ax im u m   win d   i m p ac v alu e   is   co n s id er ed   to   b ( 1 0 0 m ax im u m   ef f icien cy ,   it g r ad u ally   d ec r ea s es a cc o r d in g   to   th e   attac k   an g le  o f   th win d   o n   t h f an .         T ab le  1 .   Ou tp u t r esu lts   o f   ex p er im en t 1   A i r   a n g l e   o f   a t t a c k   ( D e g r e e )   W i n d   s p e e d   =   4   m/ s   W i n d   s p e e d   =   3 . 3   m/ s   W i n d   s p e e d   =   2 . 6   m/ s   Tu r b i n e   S p e e d   ( r p m)   Tu r b i n e   S p e e d   ( r p m)   Tu r b i n e   S p e e d   ( r p m)   0   M a x   e f f e c t   5 4 5 . 6 7 2   4 5 0 . 1 8 0   3 5 4 . 6 8 7   10   5 1 1 . 5 6 8   4 0 9 . 2 5 4   3 2 7 . 4 0 3   20   4 7 7 . 4 6 3   3 8 8 . 7 9 1   3 0 0 . 1 2 0   30   4 5 7 . 0 0 0   3 0 0 . 1 2 0   2 5 9 . 1 9 4   40   3 6 8 . 3 2 9   2 5 2 . 3 7 3   1 7 7 . 3 4 3   50   2 6 3 . 2 8 7   2 1 8 . 2 6 9   1 4 3 . 2 3 9   0   1 6 3 . 7 0 1   1 8 4 . 1 6 4   1 1 4 . 5 9 1   70   1 1 1 . 8 6 2   1 1 1 . 8 6 2   8 3 . 2 1 5   80   1 3 . 6 4 1   6 . 8 2 0   4 . 0 9 2   9 0   M i n   e f f e c t   6 . 8 2 0   0 . 0 0   0 . 0 0           Fig u r 4 .   h W in d   an g le  o f   att ac k   Vs.  tu r b in r o to r   s p ee d /o u tp u t r esu lts       T ab le  2.   T h r elatio n   b etwe en   win d   an g le  a n d   ch a n g in g   o f   t h ef f icien cy   ac c o r d in g   to   win d   s p ee d   W i n d   a n g l e   o f   a t t a c k     ( D e g r e e )   Ef f i c i e n c y   ( %) w i n d     sp e e d   4   m/ s   Ef f i c i e n c y   ( %) w i n d     sp e e d   3 . 3   m/ s   Ef f i c i e n c y   ( %) w i n d     sp e e d   2 . 6   m/ s   0   1 0 0   1 0 0   1 0 0   10   94   91   93   20   88   87   85   30   84   68   74   40   68   56   50   50   49   49   41   60   30   41   33   70   21   25   24   80   3   2   2   90   2   0   0       F i g u r e   5   s h o w s   t h e   c u r v e s   o f   c h a n g i n g   t h e   e f f i c i e n c y   o f   t h e   t u r b i n e   r e l a t i v e   t o   c h a n g i n g   t h e   a n g l e   o f     t h e   w i n d   a t t a c k ,   a n d   w e   n o t e   t h a t   w h e n e v e r   t h e   t u r b i n e s   a r e   f a c i n g   t h e   w i n d ,   t h e y   g i v e   t h e   h i g h e s t   e f f i c i e n c y ,   i . e . ,     a   d i r e c t   r e l a t i o n s h i p   b e t w e e n   t h e m .   W i n d   d i r e c t i o n   t h e   s y s t e m   r o t a t e s   t h e   f a n   t o w a r d s   t h e   w i n d   t o   a v o i d   l o w   g e n e r a t i o n   e f f i c i e n c y  .   c o n t r o l   s y s t e m   w a s   d e s i g n i n g   f o r   t h e   a n g l e   i n t e n d e d   t o   r o t a t e   t h e   t u r b i n e   f a n - f a s t e n i n g   t o w e r ,   W i n d   A n g l e   o f   A t t a c k   V s .   T u r b i n e   R o t o r   S p e e d 0 100 200 300 400 500 600 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 W i nd   A ng l e   of   A t t a c k   ( D e gre e ) T u r b i n e   R o t o r   S p e e d   ( R P M ) W i n d   S p e e d   4 m / s W i n d   S p e e d   3 . 3   m / s W i n d   S p e e d   2 . 6   m / s Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
T E L KOM NI KA   T elec o m m u n   C o m p u t E l Co n tr o l         Usi n g   p o s itio n   co n tr o l to   imp r o ve   th efficien cy   o f wi n d   tu r b in e   ( R o s h en   Ta r iq   A h med h a md i )   3243   s o   t h a t   i t   f a c e s   w i n d s ,   F i g u r e   6   s h o w i n g   t h e   b o x   r e p r e s e n t a t i o n   o f   i t .   Th is   s y s tem   we  n o te  t h at  th er ar two   o f     th lin e.   I is   p o s s ib le  to   wo r k   with   o n o f   th em   if   th lin r ev ea ls   th an g le  with in   it.  Ho wev er ,   it  is   b etter   to   u s th two   b ec au s e,   th r o u g h   t h ex p er im e n ts   co n d u cte d ,   it  h as  f o u n d   th at  wh e n   u s in g   two   l in es  as  f ee d b ac k ,   th r esp o n s is   b etter   in   ter m s   o f   s p ee d ,   ac c u r ac y ,   s tab ilit y   an d   d am p in g   o f   th e   h ig h er   v alu es  ( d am p i n g   f o r     th o v er s h o o t) .           Fig u r 5 .   th e   r e latio n   b etwe en   win d   an g le  o f   attac k   an d   o u tp u t e f f icien cy   f o r   d if f er e n t w in d   s p ee d           Fig u r 6 .   T h d esig n e d   p o s itio n   b lo ck   d iag r am       E x p er im en two   p r ac tical   ex p er im en was  co n d u ctin g   in   th co n tr o lab o r ato r y   in   t h co n tr o   an d   s y s tem s   en g in ee r i n g   d ep a r tm en at  th U n iv er s ity   o f   T e ch n o lo g y /B ag h d ad .   T o   lin k   t h co n tr o l   s y s tem   to   th an g le,   as  s h o wn   in   Fig u r e   7 .   W h er e   th s et  v alu e   o f   th e   s y s tem   was  an   elec tr ical   s ig n al  f ed   to   th e   s y s tem   b y   m ea n s   o f   an   i n p u p o ten tio m e ter ,   wh ich   r e p r esen ts   th e   v alu o f   t h d i r ec tio n   o f   t h win d ,   wh ich   c o m es  f r o m   th win d   d ir ec tio n   s en s o r .   As f o r   th o u tp u o f   th is   s y s tem ,   it  is   an   elec tr ical  s ig n al  th at  r o tates  th to wer   u n til   th er r o r   r ate  b ec o m es  ze r o   b etwe en   th f ee d   s ig n al  an d   th r etu r n   s ig n al   ( s et  v alu e   an d   f ee d b ac k s ) .   T h e n     th s y s tem   s to p s   r o tatin g ,   an d   t h is   r ep r esen ts   th at  th to wer   h a s   b ec o m win d war d   i n   o r d er   to   o b tain   th h i g h est   s p ee d   an d   wo r k i n g   ef f icien cy   o f   th e   tu r b in es.  T h e   id ea   o f   t h is   s y s tem   d ep en d s   o n   th e   u s o f   p o ten tio m eter s ,   w h ich   is   r esis tan ce   o f   v ar ia b le,   cir cu lar   s h ap e   th at  h as th e   ab ilit y   to   r o tate  b y   3 0 0   d e g r ee s .   Am o n g   th ch a r ac ter is tics   o f   th r o tatin g   r esis to r s   th at  h ad   u s ed   in   th is   ex p er im en ar t h an g les  g r a d a t i o n s   o n   t h e m   i n   d e g r e e s ,   s o   t h a t   a n y   e x t e r n a l   v o l t a g e   c a n   r e a d   i n   v o l t a g e s   o r   d e g r e e s   a s   s h o w n   i n   F i g u r e   8.   T a b l e   3   s h o w s   t h e   p r a c t i c a l   r e s u l t s   o f   t h e   a f o r e m e n t i o n e d   e x p e r i m e n t ,   w h e r e   t h e   w i n d   a t t a c k   a n g l e   i s   r e p r e s e n t e d   b y   t h e   v a l u e   o f   t h e   o u t p u t   f r o m   t h e   i n p u t   v a r i a b l e   ( i n p u t   p o t e n t i o m e t e r ) ,   a n d   t h e   a n g l e   o f   r o t a t i o n   o f   t h e   t o w e r     ( y a w   a n g l e )   i s   r e p r e s e n t e d   b y   t h e   o u t p u t   v o l t a g e   ( t h e   o u t p u t   a n g l e )   o f   t h e   o u t p u t   v a r i a b l e   r e s i s t a n c e   ( o u t p u t   p o t e n t i o m e t e r ) .    F i g u r e   9   s h o w s   t h e   r e s u l t s   m e n t i o n e d   i n   T a b l e   3 ,   i n   t h e   f o r m   o f   c u r v e s .   W i n d   a n g l e   o f   a t t a c k   V s .   E f f i c i e n c y 0 20 40 60 80 100 120 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 W i nd   a ng l e   of   a t t a c k   ( de gre e ) E f f i c i e n c y   ( % ) W i n d   s p e e d   =   4   m / s W i n d   s p e e d   =   3 . 3   m / s W i n d   s p e e d   =   2 . 6   m / s Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                    I SS N :   1 6 9 3 - 6 9 3 0   T E L KOM NI KA   T elec o m m u n   C o m p u t E l Co n tr o l Vo l.  18 ,   No .   6 Dec em b e r   2 0 2 0 :    32 40   -   32 46   3244         Fig u r 7 .   d esig n ed   p o s itio n   co n tr o l sy s tem   ex p er im e n tal  wo r k     Fig u r 8 R o tar y   p o ten tio m eter s   u s ed           Fig u r 9 .   Ou t p u t r esu lts   f o r   T a b le  3       T ab le  3 . O u tp u t r esu lts   f o r   t h e   p o s itio n   co n t r o l sy s tem   test   I / P   A i r   A n g l e   o f   A t t a c k   ( D e g r e e )   O / P   A n g l e   o f   t h e   N a c e l l e   ( D e g r e e )   a t   G a i n = 1 . 7   w i t h   1   F e e d b a c k   a t   G a i n = 1 . 4   w i t h   1   F e e d b a c k   a t   G a i n = 1   w i t h   2   F e e d b a c k   0   0   0   0   10   17   14   10   20   33   26   21   30   50   38   33   40   67   51   44   50   84   64   54   60   1 0 1   76   66   70   1 1 6   90   75   80   1 3 3   1 0 3   87   90   1 5 0   1 1 8   98       F r o m   t h e s e   c u r v e s ,   i t   is   c l e a r   t h a t   t h e   O u t p u t   a n g l e   f o l l o w s   t h I n p u t   a n g l e ,   t a k i n g   i n t o   a c c o u n t   t h e   g a i n   v a l u e   u s e d   ( g a i n ) .   W h e r e   I   u s ed   s e v e r a l   v a l u es   o f   g a i n   ( 1 ,   1 . 4   a n d   1 . 7 ) ,   w h e r e   w h e n   t h e   i n p u t   s i g n a l   is   e n t e r e d   a   s i g n a l   is   g e n e r a t e d   t h a t   p o w e r s   t h e   e n g i n e .   T h e   m o t o r   i s   c o n n e c t i n g   t o   a   g e a r b o x   t h a t   r o t a t e s   t h e   v a r i a b l e   r e s i s t i n g   o u t p u t ,   w h i c h   i n   t u r n   g i v e s   an   e l e c t r i c al   s i g n a l   t h a t   is   p r o p o r t i o n a l   t o   i ts   r o t a ti o n   a n g l e .   I t   i s   f e e d i n g   t o   t h c o m p a r a t o r   c i r c u i t   t o   g i v e   a n   e r r o r   s i g n a l   t h a t   p o w e r s   t h e   s y s t e m   u n t il   t h e   e r r o r   s i g n a l   b e co m e s   z e r o ,   t h e n   t h s y s te m   s t o p s  .   T h is   r e s p o n s e   is   o n e   o f   i t s   d i s a d v a n t a g e s .   I t   is   s l o w   f o r   i n c r e a s i n g   i t s   s p ee d ;   we   e i t h e r   i n c r e a s e   t h g a i n   v a l u e   o r   t i e   a   s e c o n d   r e t u r n   l i n e   f r o m   t h e   e n g i n e .   T h e   m o v e m e n t   o f   t h e   e n g i n e   i s   c o n v e r t e d   t o   a n   e l e c t r i c al  s i g n a l   b y   ( t a c h o   g e n e r a t o r )   a n d   f e d   t h r o u g h   t h e   s e c o n d   r e f l e x   li n e   t o   t h e   c o m p a r a t o r   i n   o r d e r   to   b e   c o m p a r e d   w i t h   t h e   i n p u t   s i g n al   a n d   s t o p   w h e n   t h e   e r r o r   r a t e   b e c o m e s   ze r o   ( t h e   d i r e c t i o n   o f   t h e   f a n   i n   t h e   d i r e c t i o n   o f   t h e   w i n d ) .   T h e r e   i s   a n   e r r o r   r a t e   i n   t h e s e   r e a d i n g s   d u e   t o   t h e   a c c u r a c y   o f   t h e   r e a d i n g   ( r e a d i n g s ) .   L o s s   o f   e l e c t r i c al   a p p l i a n c e s   ( l o s s es )   a n d   a c c u r a c y   o f   t h e   d e v i c e s   u s e d   ( a c c u r a c y ) .   I n   t h e   c a s e   o f   u s i n g   a   s i n g l e   p o s i t i o n   f e e d b a c k   l i n e ,   w n o t i c e   t h a t   t h e   r e s p o n s e   is   s l o w   a n d   f o r   i n c r e as i n g   th e   r e s p o n s e   s p e e d .   T h e   s e c o n d   f e e d   l i n e   ( v e l o ci t y   f e e d b a c k )   h a s   li n k e d ,   w h i c h   in c r e a s es   t h e   s p e e d ,   b u t   w e   s ee   t h e   s t a t u s   o f   t h o v e r s h o o t   s i g n a l   i n   a d d it i o n   t o     t h e   f r e q u e n c y   i n   t h e   o u t p u t   s i g n a l   ( o s ci l l at i o n ) ,   w h ic h   h a s   r e d u c e d   b y   t h e   f i r s f e e d   li n e .   I n   o t h e r   w o r d s ,   t h e   t w o   l i n e s   o f   f e e d i n g   a r e   b e tt e r   t o   g e t   t h e   b e t te r   r e s p o n s e ,   e v e n   i n   t e r m s   o f   t h e   e r r o r   r a t e   i n   t h e   r es p o n s e ,   as   s h o w n   i n   t h e   a t t a c h e d   T a b l e   4   a n d   t h e   c u r v e s   i n   Fi g u r e   1 0 .   W i n d   A n g l e   o f   A t t a c k   V s .   O u t p u t   A n g l e   o f     N a c e l l e   0 20 40 60 80 100 120 140 160 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 W i n d   o f   A t t a c k   ( D e g r e e ) O / p   A n g l e   o f   N a c e l l e   ( D e g r e e ) G a i n = 1 . 7 G a i n = 1 . 4 G a i n = 1 Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
T E L KOM NI KA   T elec o m m u n   C o m p u t E l Co n tr o l         Usi n g   p o s itio n   co n tr o l to   imp r o ve   th efficien cy   o f wi n d   tu r b in e   ( R o s h en   Ta r iq   A h med h a md i )   3245   T ab le  4 .   E r r o r   s ig n al  b etwe en   I /P a n d   O/P si g n als   I / P   A i r   A n g l e   o f   A t t a c k   Er r o r   o f   O / P   A n g l e   o f   t h e   N a c e l l e   a c c o r d i n g   t o   i n p u t   a t   G = 1 . 7   w i t h   1   F . B   a t   G = 1 . 4   w i t h   1   F . B   a t   G a i n = 1   w i t h   2   F . B   0   0   0   0   10   0   0   0   20   1   2   1   30   1   4   3   40   1   5   4   50   1   6   4   60   1   8   6   70   3   8   5   80   3   9   7   90   3   8   8           Fig u r 10 .   Sh o ws th am o u n o f   er r o r   b etwe en   th in p u t sig n al  an d   th e   ex it si g n al,   an d   ac co r d in g   to   th g ain   v alu es u s ed .   W h er we  n o te  th lo west p er ce n tag o f   er r o r s   is   at  th h ig h est v alu o f   th g a in   an d   wh e n   lin k in g   th two   f ee d in g   lin es       3.   CO NCLU SI O N   Ma n y   s tu d ies  tr y   to   m ak th t u r b in r o tatio n   s p ee d   with in   th n o r m al  lim its   n ec ess ar y   f o r   it s   o p er atio n   an d   at  th s am tim to   p r o te ct  it  f r o m   co llap s wh en   r o tat in g   at  h ig h   s p ee d   d u t o   h ig h   win d   s p ee d .   I n   th is   r esear ch ,   m ec h an is m   h as  b ee n   d esig n ed   to   d ir ec th win d   en er g y   r o to r   o f   th win d   tu r b in to   th win d   d ir ec tio n   wh en   th win d   ch a n g its   d ir ec tio n   to   in cr ea s th r o tatio n al  s p ee d   in   o r d e r   to   in cr ea s th ef f icien cy   o f   g en er atin g   elec tr ic  p o wer   a n d   ce r tain ly   with in   th lim its   allo wed .   T h r esu lts   in   th is   w o r k   s h o ws  th at  th is   m ec h an is m   r aises   th ef f icien cy   o f   win d   p o wer   g e n er ato r s   b y   8 0 wh en   th r o to r   o f   th wi n d   tu r b in d ir ec ted   to war d s   th win d   th a n   if   th e y   h ad   f ix e d   d ir ec tio n .       RE F E R E NC E     [1 ]   K Jih a n e   a n d   M .   C h e rk a o u i ,   " Im p ro v e d   b a c k trac k i n g   se a rc h   o p ti m iza ti o n   a lg o rit h m   fo r   P V/Wi n d /F C   sy ste m , "   T EL KO M NIKA   T e lec o mm u n ica t io n ,   Co m p u t in g ,   El e c tro n i c a n d   C o n tro l,   v o l.   18 ,   n o .   1 ,   p p .   4 5 6 - 4 6 4 ,   2 0 2 0 .   [ 2 ]   G i a n t o ,   R u d y ,   e t   a l . ,   " T w o - p o r t   n e t w o r k   m o d e l   o f   f i x e d - s p e e d   w i n d   t u r b i n e   g e n e r a t o r   f o r   d i s t r i b u t i o n   s y s t e m   l o a d   f l o w   a n a l y s i s , "   T E L K O M N I K A   T e l e c o m m u n i c a t i o n ,   C o m p u t i n g ,   E l e c t r o n i c s   a n d   C o n t r o l ,   v o l .   17 ,   n o .   3 ,   p p .   1569 - 1575 ,   2 0 1 9 .   [ 3 ]   L i d u l a   N .   W .   A. ,   e t   a l .   " AS E A N   to w a rd s   c l e a n   a n d   s u s t a i n a b l e   e n e rg y :   P o t e n t i a l s ,   u t il i z a t io n   a n d   b a r r i e r s , "   R e n e w a b l e   En e r g y ,   v o l.   32 ,   n o .   9 ,   p p .   1 4 4 1 - 1 4 5 2 ,   2 0 0 7 .   [4 ]   S h n e e n ,   S a lam   Wale y ,   " Ad v a n c e d   o p t ima fo p o we r - e lec tro n i c   sy ste m fo th e   g ri d   i n teg ra t io n   o e n e rg y   so u rc e s , "   In d o n e sia n   J o u rn a o f   E lec trica En g in e e rin g   a n d   Co mp u ter   S c ien c e ,   v o l.   1 ,   n o .   3 ,   p p .   5 4 3 - 555 ,   2 0 1 6 .   [5 ]   Warta n a   I. ,   Ni  P u t u   Ag u stin i,   a n d   Ja G o v in d   S in g h ,   " Op ti m a In t e g ra ti o n   o th e   Re n e wa b le  E n e rg y   to   t h e   G rid   b y   Co n sid e ri n g   S m a ll   S ig n a S tab il it y   Co n stra in t , "   I n te rn a t io n a J o u rn a o El e c trica a n d   Co mp u t e En g in e e rin g   v o l.   7 ,   n o .   5 ,   p p .   2 3 2 9 - 2 3 3 7 ,   2 0 1 7 .   [6 ]   S S .   Wale y ,   C .   M a o ,   a n d   D .   Wa n g ,   " Ad v a n c e d   o p t ima P S O,  F u z z y   a n d   P c o n tr o ll e wit h   P M S M   a n d   WT G S   a 5 Hz   sid e   o g e n e ra ti o n   a n d   5 0 H z   S id e   o G rid , "   I n ter n a ti o n a J o u rn a l   o P o we El e c tro n ics   a n d   Dr ive   S y ste ms ,     v o l.   7 ,   n o .   1 ,   p p .   1 7 3 - 1 9 2 ,   2 0 1 6 .   [7 ]   S a k e e n ,   Ba sh a r,   Na ss e e K.  Ba c h a c h e ,   a n d   S h a o ro n g   Wan g ,   " F re q u e n c y   Co n tr o o P V - Die se Hy b ri d   P o we S y ste m   Us in g   O p ti m a F u z z y   Lo g ic  C o n t ro ll e r , "   2 0 1 3   IE EE   1 1 th   In ter n a ti o n a C o n fer e n c e   o n   De p e n d a b le,   Au to n o mic   a n d   S e c u re   Co mp u ti n g ,   IE EE ,   2 0 1 3 .   [8 ]   Ro g e rs,  Je n n ifer  C. ,   e a l. ,   " P u b l ic  p e rc e p ti o n o o p p o r tu n it ies   fo c o m m u n i ty - b a se d   re n e wa b le  e n e rg y   p ro jec ts , "   En e rg y   p o li c y ,   v o l .   36 ,   n o .   11 ,   p p .   4 2 1 7 - 4 2 2 6 ,   2 0 0 8 .   [9 ]   S .   S Wale y ,   " Ad v a n c e d   Op ti m a l   fo r   T h re e   P h a se   Re c ti fier   in   P o we r - El e c tro n ic  S y ste m s , "   In d o n e sia n   J o u r n a l   o El e c tri c a En g in e e rin g   a n d   Co m p u ter   S c ien c e ,   v o l.   11 ,   n o .   3 ,   p p .   8 2 1 - 8 3 0 ,   2 0 1 8 .   E r r o r   s i g n a l   b e t w e e n   I / P   a n d   O / P 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 I np ut   s i gn a l   ( D e gre e ) E r r o r   s i g n a l   w i t h   o u t p u t 1   FB   a n d   G = 1 . 7 1   FB   a n d   G = 1 . 4 2   FB   a n d   G = 1 Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                    I SS N :   1 6 9 3 - 6 9 3 0   T E L KOM NI KA   T elec o m m u n   C o m p u t E l Co n tr o l Vo l.  18 ,   No .   6 Dec em b e r   2 0 2 0 :    32 40   -   32 46   3246   [ 1 0 ]   L i a n g ,   T s o r n g - J u u ,   e t   a l . ,   " U l t r a - l a r g e   g a i n   s t e p - u p   s w i t c h e d - c a p a c i t o r   D C - D C   c o n v e r t e r   w i t h   c o u p l e d   i n d u c t o r   f o r   a l t e r n a t i v e   s o u r c e s   o f   e n e r g y , "   I E E E   T r a n s a c t i o n s   o n   C i r c u i t s   a n d   S y s t e m s   I :   R e g u l a r   P a p e r s ,   v o l .   59 ,   n o .   4 ,   p p .   864 - 874 ,   2 0 1 2 .   [1 1 ]   Ve n g a d a k rish n a n ,   Kris h n a k u m a r,   e a l . ,   " T o rq u e   rip p le  m in imi z a ti o n   o P M BLDC  m o to u sin g   sim p le  b o o st   in v e rter , "   In ter n a ti o n a J o u rn a o Po we r E lec tro n ics   a n d   Dr ive   S y ste ms ,   v o l.   10 ,   n o .   4 p p .   1 7 1 4 - 1 7 2 3 ,   2 0 1 9 .     [ 1 2 ]   S .   S .   W a l e y e t   a l . ,   "   A p p l i c a t i o n   o f   L F A C   { 1 6   2 / 3 H z }   f o r   e l e c t r i c a l   p o w e r   t r a n s m i s s i o n   s y s t e m :   a   c o m p a r a t i v e   s i m u l a t i o n   s t u d y , "   T E L K O M N I K A   T e l e c o m m u n i c a t i o n   C o m p u t i n g   E l e c t r o n i c s   a n d   C o n t r o l ,   v o l .   17 ,   n o .   2 ,   p p .   1055 - 1064 ,   2 0 1 9 .   [1 3 ]   M a n we ll ,   Ja m e F . ,   J o n   G .   M c G o wa n ,   a n d   An t h o n y   L.   R o g e r s ,   Wi n d   e n e r g y   e x p lain e d :   t h e o ry ,   d e sig n   a n d   a p p li c a ti o n ,   J o h n   W il e y   &   S o n s ,   2 0 1 0 .   [1 4 ]   Ow u su ,   P .   As a n tew a a ,   a n d   S .   A S a rk o d ie ,   " A rev iew   o re n e wa b le   e n e rg y   so u rc e s,  su sta in a b il it y   issu e s a n d   c li m a te   c h a n g e   m it i g a ti o n , "   C o g e n E n g i n e e rin g ,   v o l.   3 ,   n o .   1 ,   p p .   1 - 1 4 ,   2 0 1 6 .     [1 5 ]   S .   S .   W a l e y ,   " Ad v a n c e d   Op ti m a f o P sy ste m   c o u p led   wit h   P M S M , "   I n d o n e sia n   J o u rn a o El e c trica En g in e e rin g   a n d   Co m p u ter   S c ie n c e ,   v o l.   1 ,   n o .   3 ,   p p .   5 5 6 - 5 6 5 ,   2 0 1 6 .   [1 6 ]   A .   A.  Ka d u m   " Lo ss   m i n imiz a ti o n   DTC  e lec tri c   m o to d ri v e   sy ste m   b a se d   o n   a d a p t iv e   AN stra teg y , "   El e k tro n ika   ir   El e k tro tec h n ika ,   v o l.   11 ,   n o .   2 ,   p p .   6 1 8 - 6 2 4 ,   2 0 2 0 .     [1 7 ]   P il lai,   Bra n e sh   M . ,   a n d   J .   S u t h a k o rn " M o ti o n   c o n tro l   a p p li c a ti o n s:  o b se rv e b a se d   DC  m o t o p a ra m e ters   e stim a ti o n   fo n o v ice s , "   In ter n a ti o n a J o u rn a o Po we r E lec tro n ics   a n d   Dr ive   S y ste ms ,   v o l.   10 ,   n o .   1 ,   p p .   1 9 5 - 201 ,   2 0 1 9 .     [ 1 8 ]   A d e r i b i g b e ,   I .   A d e k i t a n ,   e t   a l . ,   " D e t e r m i n i n g   t h e   o p e r a t i o n a l   s t a t u s   o f   a   T h r e e   P h a s e   I n d u c t i o n   M o t o r   u s i n g   a   p r e d i c t i v e   d a t a   m i n i n g   m o d e l , "   I n t e r n a t i o n a l   J o u r n a l   o f   P o w e r   E l e c t r o n i c s   a n d   D r i v e   S y s t e m s ,   v o l .   10 ,   n o .   1 pp.   93 - 103 ,   2 0 1 9 .     [1 9 ]   J.  A.  Ka d h u m ,   e a l. ,   " Util iza ti o n   o DC  m o t o r - AC  g e n e ra to sy s tem   to   c o n v e rt  th e   so lar  d irec c u rre n i n to   2 2 0 v   a lt e rn a ti n g   c u rre n t , "   In ter n a ti o n a l   J o u rn a o C o mp u ta ti o n   a n d   Ap p li e d   S c ien c e s ,   v o l.   5 ,   n o .   3 ,   p p .   3 9 1 - 3 9 6 ,   2 0 1 8 .   [2 0 ]   M in k a ,   Iss a m ,   e a l. ,   " P rima ry   f re q u e n c y   c o n tro l   a p p li e d   to   t h e   win d   tu r b in e   b a se d   o n   t h e   DFI G   c o n tro ll e d   b y     th e   AD RC , "   I n ter n a t io n a l   J o u r n a o P o we r E lec tro n ics   a n d   Dr ive   S y ste m ,   v o l .   10 ,   n o .   2 ,   p p .   1 0 4 9 - 1 0 5 8 ,   2 0 1 9 .   [ 2 1 ]   M e n s o u ,   S a r a ,   e t   a l . ,   " P e r f o r m a n c e   o f   a   v e c t o r   c o n t r o l   f o r   D F I G   d r i v e n   b y   w i n d   t u r b i n e :   R e a l   t i m e   s i m u l a t i o n   u s i n g   D S 1 1 0 4   c o n t r o l l e r   b o a r d , "   I n t e r n a t i o n a l   J o u r n a l   o f   P o w e r   E l e c t r o n i c s   a n d   D r i v e   S y s t e m s ,   v o l .   10 ,   n o .   2 ,   p p .   1003 - 1013 ,   2 0 1 9 .   [2 2 ]   Hic h e m ,   Ha m ian i,   e a l. ,   " win d   tu rb i n e   se n so rles a u to m a ti c   c o n tr o sy ste m s,  a n a ly sis,  m o d e ll in g   a n d   d e v e lo p m e n t   o IDA - P BC me th o d , "   In J   Po w   El e c   &   Dr S y st ,   v ol .   11 ,   n o .   1 ,   p p .   45 - 55 ,   2 0 2 0 .   [2 3 ]   El  K.   Im a n e ,   M .   M a a ro u fi,   a n d   B Bo ss o u fi.   " R o b u st  p o w e c o n tr o l   m e th o d f o r   win d   tu rb i n e u sin g     DFIG - g e n e ra to r , "   In ter n a ti o 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 ,   v o l.   10 ,   n o .   4 ,   p p .   2 1 0 1 - 1 7 ,   2 0 1 9 .   [2 4 ]   S .   Yu n u s,  M .   S a in i,   a n d   A .   Ab u - S iad a ,   " Dy n a m ic  p e rfo rm a n c e   c o m p a riso n   o DFIG   a n d   F CW E CS   d u r in g   g ri d   fa u lt s , "   T EL KOM NIKA   T e lec o m mu n ica t io n   Co m p u ti n g   El e c tro n ics   a n d   Co n tro l ,   v o l.   17 ,   n o .   2 ,   p p .   1 0 4 0 - 46 ,   2 0 1 9 .   [2 5 ]   M .   A.  A b d u l - h u ss a in ,   R .   T .   Ah m e d ,   " C o n n e c th e   Wi n d   F a rm t o   th e   El e c tri c a G rid   a n d   In d ica te  Th e ir  Eff e c o n   Im p ro v i n g   th e   Ch a ra c teristics   o f   th e   Ne two rk , In ter n a ti o n a Re se a rc h   J o u rn a o Ad v a n c e d   E n g in e e rin g   a n d   S c ien c e , v o l.   3 ,   no.   1 ,   p p .   45 - 48 ,   2 0 1 8 .       B I O G RAP H I E S O F   AUTH O RS        Ro shen  Ta r iq   Ahm e d h a m d i   is  c u rre n tl y   lec tu re i n   t h e   E n e rg y   a n d   Re n e wa b le  E n e rg ies   Tec h n o l o g y   Ce n ter,  U n iv e rsit y   o f   Tec h n o l o g y ,   Ira q .   I   re c e iv e d   m y   B S c .   d e g re e   fro m   Un i v e rsity   o Tec h n o lo g y ,   Ba g h d a d ,   IRAQ   (1 9 8 4 fr o m   Co n tro a n d   S y ste m En g i n e e rin g   De p a rtme n t ,   fo ll o we d   b y   M S c .   ( 2 0 0 3 )   in   Co n tro E n g .   fr o m   Un i v e rsity   o Tec h n o lo g y ,   Ba g h d a d ,   IRAQ .     His  field o in tere st  a re   c o n tro l   e n g in e e rin g ,   M a tl a b   so ftwa re   a n d   S im u li n k   a n d   re n e wa b le   e n e rg ies ,   E - m a il :   1 1 0 1 9 @ u o tec h n o l o g y . e d u . i q         S a la m   W a ley   S h n e e n   re c e iv e d   h is  BS c .   d e g re e   in   e lec tri c a e n g i n e e rin g   a n d   e d u c a ti o n   fro m   Un iv e rsity   o Tec h n o lo g y   Tec h n ica Ed u c a ti o n   De p a rtme n t,   Ir a q - Ba g h d a d ,   i n   1 9 9 8 .   H e   re c e iv e d   h is  M sc .   d e g re e   in   e lec tri c a e n g in e e rin g   a n d   e d u c a ti o n   fr o m   Un iv e rsity   o Tec h n o l o g y   Tec h n ic a Ed u c a ti o n   De p a rtme n t ,   Ira q - Ba g h d a d ,   i n   2 0 0 5 .   P re se n t ly ,   h e   re c e iv e d   h is  P h . i n   El e c tri c a a n d   E lec tro n ic  En g in e e rin g   fro m   Hu a z h o n g   U n iv e rsit y   o S c ien c e   a n d   Tec h n o l o g y   (HU S T)  in   2 0 1 6 .   He   jo i n e d   a   Lec tu re o f   En e r g y   a n d   Re n e wa b le  E n e rg ies   Tec h n o l o g y   Ce n ter,   Un iv e rsity   o f   Tec h n o lo g y /Bag h d a d ,   Ira q .   His fi e l d s o f   in tere st are   p o we e lec tro n ic,  e lec tro n ic,   c o n tro l,   e lec tri c   m a c h in e   a n d   Re n e wa b le E n e rg y .   E - m a il :sa lam _ wa ley 7 3 @ y a h o o . c o m .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.