I nte rna t io na l J o urna l o f   E lect rica l a nd   Co m p ute E ng in ee ring   ( I J E CE )   Vo l.   9 ,   No .   2 A p r il   201 9 ,   p p .   761 ~ 7 7 0   I SS N:  2 0 8 8 - 8708 DOI : 1 0 . 1 1 5 9 1 / i j ec e . v9 i 2 . pp 761 - 7 7 0          761       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 JE C E   Energ y   sto ra g o DFI G  bas ed  w ind f a r m  using   D - S TAT CO M       K a o uta Ra by i,   H a s s a ne  M a h m o ud i   De p a rtme n o f   El e c tri c a En g in e e rin g ,   M o h a m m a d ia   S c h o o o f   En g in e e rs,  Un iv e rsity   M o h a m m e d   V ,   Ra b a t,   M o ro c c o       Art icle  I nfo     AB ST RAC T     A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   Dec   2 9 ,   2 0 1 7   R ev i s ed   Sep   2 7 ,   2 0 1 8   A cc ep ted   Oct  2 5 ,   2 0 1 8       T o   a c c o m m o d a te  th e   re g u larit y   o f   w in d   e n e rg y a   sto ra g e   d e v ice   is  re q u ired   f o th e   w in d   tu r b in e .   T h is  p a p e p ro p o se sa   c o n sta n p o w e c o n tro f o w in d   f a r m   b a se d   Do u b ly   F e d   In d u c ti o n   G e n e ra to r,   th e   s u g g e ste d   sto ra g e   d e v ice   is   su p e rc a p a c it o w h ich   is  c o n n e c t e d   to   e v e ry   w in d   tu rb i n e   o f   th e   w i n d   f a r m ,   it   p ro v id e o u t p u p o w e sta b il it y   a n d   c o m p e n sa tes   th e   d e v i a ti o n b e twe e n   th e   a v a il a b le  w in d   e n e rg y   in p u t   a n d   th e   d e sire d   a c ti v e   p o w e r   o u tp u t.     A   Distrib u ti o n     S tatic  S y n c h ro n o u Co m p e n sa to (D - S T AT COM)  is   c o n n e c ted   a th e   p o i n o f   c o n n e c ti o n   o f   th e   w in d   f a r m ,   it   c o n tro ls  th e   a c ti v e   a n d   re a c ti v e   p o w e a c c o rd in g   to   t h e   d e m a n d   f ro m   o rp o w e g e n e ra t io n   t o   th e   e lec tri c a g rid .   T h e   c o o rd in a ted   a p p ro a c h   b e tw e e n   th e   su p e rc a p a c it o rs  a n d   th e   D - S T AT COM  m it ig a te th e   v o lt a g e   m a g n it u d e   f lu c tu a ti o n o f   th e   w in d   f a r m   a n d   p ro v id e su p p o rt   to   th e   a c ti v e   p o w e r.   S im u latio n   stu d ies   a re   c a rried   o u in M A T LAB/S im u li n k .   K ey w o r d s :   A cti v a n d   r ea ctiv p o w er   DFI G   D - ST A T C OM   Su p er ca p ac ito r   W in d   f ar m   Co p y rig h ©   2 0 1 9   In stit 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 :   Kao u tar   R ab y i,    Dep ar t m en t o f   E lectr ical  E n g i n ee r in g ,   Mo h a m m ad ia  Sc h o o l o f   E n g i n ee r s ,     Un i v er s it y   Mo h a m m ed   V,   R a b at,   Mo r o cc o .     E m ail: r ab y i. k ao u tar @ g m ai l.c o m       1.   I NT RO D UCT I O N     I n   r ec en y ea r s ,   r en e w ab le  en e r g y   h as  g a in ed   m u c h   atte n tio n it  h as  ac h iev ed   r ap id   d ev elo p m e n a n d   g r o w t h .   I t   p r o v id es  m an y   b e n ef its   to   th e   en v ir o n m e n t,  r e n e w ab le  e n er g y   i s   clea n   s o u r ce   an d   h as   lo w er   i m p ac ts   o n   t h e n v ir o n m e n t s ,   an d   lo w er   co s th a n   t h co n v e n tio n a en er g y   tec h n o lo g i es.  Fo r   elec tr icit y   p r o d u ctio n   b y   w in d   p o w er ,   th Do u b l y   Fed   I n d u c tio n   Ge n er ato r   ( DFI G)   is   f r eq u e n tl y   u s ed   b ec au s o f   it s   v ar io u s   ad v a n tag e s i p r o v id es  attr ac ti v s o l u tio n s   a n d   b en ef its   [ 1 ] th DFI ca n   o p er ate  in   w id e   r an g o f   s p ee d   v ar iatio n   an d   g e n er ate  m ax i m u m   p o w er   [ 2 ] .   Ho w e v er ,   lik o t h er   r en e w a b le  en er g y   s o u r ce s ,   w i n d   en er g y   t u r n s   to   b u n s tead y   d u to   th e   in ter m itte n n at u r o f   w i n d   p o w er t h e   w i n d   s p ee d   is   i n f lu en ce d   b y   n at u r al  a n d   m eteo r o lo g ical  co n d itio n s ;     th f lu c tu at io n   o f   t h o u tp u t   p o w er   o f   t h w i n d   f ar m   af f ec ts   f r eq u e n c y ,   v o lta g s tab il it y ,   p o w er   q u a lit y ,   p r o tectio n   an d   p o w er   d is p atch in g   [ 3 ] .   W in d   en er g y   p r ed icti o n   is   n o al w a y s   p o s s ib le;  d u e   to   th w i n d   s p ee d   v ar iatio n s o ,   to   o p ti m ize  t h p er f o r m an ce   o f   t h s y s te m ; p o w er   m u s t b s u p p o r ted   b y   r ese r v es,  w h ich   is   m o r e   ex p en s iv t h a n   th elec tr ici t y   m ar k et  p r ice.     T o   allo w   to   w i n d   t u r b in es  t o   p ar ticip ate  in   p o w er   r eg u la tio n ,   s y s te m   p er f o r m an ce   o p t i m izatio n ,     u n i co m m i t m e n t   an d   e lectr ici t y   m ar k e m o v e m e n t;  e n er g y   s to r ag d ev ices  ar r eq u ir ed .   Ma n y   r ec en t   s t u d ies   h av f o cu s ed   o n   th p er f o r m an ce   o f   DFI w i n d   tu r b i n co n n ec ted   to   th E n er g y   Sto r ag S y s te m   ( E SS ) ,     th is   p ap er   p r o p o s es  n e w   tec h n iq u w h ic h   is   co n n ec ti n g   th D - ST A T C OM   an d   t h E S at  th s a m ti m to   th w i n d   f ar m . T h o r g an izatio n   o f   t h is   p ap er   is   as f o llo w s :   a)   Sectio n   2   d is cu s s e s   b r ief l y   t h e   d if f er e n t e n er g y   s to r ag t y p e s   f o r   w i n d   p o w er .   b)   Sectio n   3   f o cu s es o n   t h DFI an d   th s u p er ca p ac ito r s   as a n   E SS .   c)   Sectio n   4   d escr ib es sh o r tl y   th e   D - ST A T C OM   as o n o f   th i m p o r ta n t   f ac ts   d ev ice s .   Fin all y i n   t h last   s ec tio n ,   co m p ar is o n   b et w ee n   2   s i m u latio n s   w h ich   ar ca r r ied   o u in   t h e   MA T L A B /S i m u li n k t h f ir s t   s i m u lat io n   co n s i s ts   o f   w in d   f ar m   w it h   to tal  p o w er   o f   2 4 MW ,   ea ch   DFI G   i n   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8708   I n t J   E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.  9 ,   No .   2 A p r il 2 0 1 9   :   7 6 1   -   7 7 0   762   th is   w i n d   f ar m   i s   co n n ec ted   to   s u p er ca p ac it o r s ,   th s ec o n d   s i m u latio n s ; t h D - ST A T C OM   is   co n n ec ted   to   th i s   w i n d   f ar m ; t h s t u d y   r es u lts   s h o w   th at  t h s y s te m   i s   m o r s t ab ilized   w h e n   u s i n g   th D - ST A T C OM .       2.   E NE RG ST O R AG E   F O WI ND  P O W E R   W in d   p o w er   p en etr atio n   i n t r o d u ce s   m a n y   tec h n ical  c h a llen g es  s u c h   as  d is p atc h i n g ,   co n tr o l,  p r o tectio n ,   in ter co n n ec t io n   to   th elec tr ical  g r id   a n d   p o w er   q u alit y .     T h co n n ec tio n   o f   lar g w i n d   f ar m   i n to   th g r id   ca u s e s m an y   p r o b lem s   [ 4 ] ,   [ 5 ] ,   in   p ar ticu lar   a)   I n ter m it ten c y t h o u tp u o f   w i n d   f ar m   m u s b r e g u la ted   at  an   ac ce p tab le  d is p atch in g   l ev el; h o w e v er ,   i t   is   d i f f ic u lt   to   b alan ce   it;   d u to   th w in d   s p ee d   in ter m it ten c y ,   esp ec iall y   in   th e   ca s e   o f   l ar g e - s ca le  w i n d   p o w er   in te g r atio n   s y s te m   [ 6 - 7] .   b)   R a m p   r ate:   w i n d   p o w er   ch a n g es  f r o m   m i n u te  to   m i n u te,   s o m r a m p s   e x ce ed   th li m it s ,   also   th s u d d en   d ie - o f f   an d   r is r estra i n t h q u alit y   o f   w i n d   p o w er   [ 8 ] ,   in   F ig u r e   1   an   e x a m p le  o f   d ail y   w i n d   p r o f ile,   th e   w i n d   p o w er   tak e s   ab o u t   1 3   h o u r s   to   d ec r ea s f r o m   th e   b eg i n n in g   v al u o f   3   0 0 0   MW   to   1   1 0 0   MW   th en     4   h o u r s   later   t h w i n d   p o w er   b ec o m e s   3   3 0 0   MW ,   th u p   an d   d o w n   m o v e m en cr ea te s   la r g p ea k s ,   it  is   d if f ic u lt to   id en tify   t h w i n d   p o w er   r a m p in g .           Fig u r 1 .   W in d   p r o f ile  ex a m p l e       T h er ar m an y   t y p e s   o f   en er g y   s to r ag tec h n o lo g i es [ 9 ]   as it   is   illu s tr ated   in   F ig u r e   2   a)   P u m p ed   s to r ag esto ck s en er g y   in   th f o r m   o f   w ater   in   h i g h er   r eser v o ir   p u m p ed   f r o m   an o th er   lo w er   r eser v o ir .   I n   p ea k s   h o u r s , d u r i n g   th p er io d s   o f   h ig h   d e m an d th s to r ed   w ater   is   r elea s ed   th r o u g h   t u r b in e s   lik h y d r o p o w er   s tatio n ,   t h r elea s ed   w ater   p r o d u ce s   elec tr ical  en er g y   [ 1 0 ]   b)   F ly w h ee s to r a g e th m ai n   c o m p o n en i s   r o to r   th at  is   a cc eler ated   to   h ig h   s p ee d ,   th en er g y   o f   t h s y s te m   is   m ai n tai n ed   as  r o tatio n al  en er g y   w h ich   is   s t o r ed   in   th f l y w h ee l,  w h en   d is p atch i n g ;   th e   f l y w h ee l r elea s es t h s to r ed   en er g y   a n d   th m ac h i n w o r k s   as a   g en er ato r   [ 1 0 ]   c)   C o mp r ess ed   a ir   s to r a g e t h is   tech n iq u is   eq u i v alen to   t h e   p u m p ed   s to r ag e   tech n iq u e,   t h d i f f er e n ce   i s   th at  t h air   i s   co m p r ess ed   u n d er   p r ess u r in s tead   o f   p u m p ed   w ater ,   w h e n   t h er is   a n   elec tr icit y   ap p ea l;  t h e   co m p r es s ed   air   i s   h ea te d   a n d   m i x ed   w it h   n at u r al  g as,   t h en   ex p an d ed   i n   g as   t u r b in f o r   p o w er   p r o d u ctio n   [ 1 1 ]   d)   C a p a cito r s   s to r a g e   o f f er   r ap id   ch ar g an d   d is ch ar g c y cle s ,   it  is   co m p o s ed   o f   t w o   p ar a llel  co n d u cti n g   p lates sep ar ated   b y   d ielec tr ic   m ater ial  [ 1 2 ]   e)   S u p erco n d u ctin g   elec tr o ma g n ets   ar m ad f r o m   co il s   o f   s u p er co n d u ctin g   w ir w h ich   co n d u ct  b etter   t h a n   th o r d in ar y   w ir [ 1 3 ]   f)   Th erma s to r a g e u s es   s ta n d ar d   co o lin g   eq u ip m e n t,  t h t h er m al  e n er g y   is   s to c k ed   b y   h ea t in g   o r   co o lin g   a   s to r ag m ed i u m ,   t h e n   u s ed   w h en   th er is   a n   en e r g y   d e m a n d   [ 1 4 ]         Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J   E lec  &   C o m p   E n g     I SS N:  2 0 8 8 - 8708       E n erg s to r a g o f D F I b a s ed   w in d   fa r u s in g   D - S TATC OM  ( K a o u ta r   R a b yi )   763       Fig u r 2 .   Sto r ag tech n o lo g ies   class i f icatio n   s ch e m e       g)   Th ch emic a s to r a g e its   o p er atio n   m o d i s   t h u s o f   e lectr o ly s i s   w ater   to   p r o d u ce   h y d r o g en   in   o r d er   to   s tab ilize  t h en er g y .   H y d r o g en   m o lec u leco u ld   b u s ed   as   an   en er g y   s to r ag e,   al s o   th u s o f   m e th a n e   ( C H 4 )   th at  r es u lt s   f r o m   t h co n v er s io n   o f   H y d r o g en   a n d   ca r b o n   d io x id [ 1 5 - 16]   h)   Th co n ve n tio n a l b a tter y   co n s is ts   o f   th u s o f   b atter y   ce lls ,   w h ic h   ar co n n ec ted   in   d i f f er e n f o r m   ( s er ies ,   p ar allel)   to   h a v s p ec i f ic  e l ec tr ical  ch ar ac ter is tic,   ce ll s   ar co m p o u n d ed   o f   liq u id ,   s o lid   o r   p aste   elec tr o l y te  w it h   ca th o d an d   a n o d [ 1 7 ]   i)   Hig h   temp era tu r b a tter y ,   t h i s   t y p e   o f   b atter y   b ec o m ac ti v at  v er y   h ig h   te m p er atu r e   ( 3 0 0 ° - 3 4 0 °)  b y   ap p licatio n   o f   h ea f r o m   e x ter n al  s o u r ce   to   d is s o lv t h elec tr o ly te,   t h h ea r ed u c es  th tu r b i n es   p er f o r m a n ce .   B u t it  i s   v er y   co s tl y   [ 1 8 ]   j)   Th flo w   b a tter y its   r ec h ar g ea b ilit y   i s   p r o v id ed   b y   t wo   ch e m ical  co m p o n e n ts   d is s o lv ed   in   liq u id s   elec tr o l y tes  an d   s ep ar ated   b y   m e m b r an e,   Van ad i u m   R ed o x   ( VR B ) ,   Po ly s u lp h id B r o m id ( P SB )   an d   Z i n B r o m i n ( Z n B r )   b atter ie s   ar th m o s t y p ical  f lo w   b atter ies.  Fo r   th w i n d   p o w er   d is p atch i n g   t h e   Z n B r   b atter y   i s   u s ed   [ 1 8 ]       3.   E NE RG ST O R AG E   F O DF I G   WI ND  T URB I N E   I n   t h is   p ap er   t h p r o p o s ed   tech n o lo g y   o f   t h w i n d   t u r b in i s   t h DFI G   [ 1 9 - 2 0 ] ,   th p r in ci p al  o f   t h is   tech n o lo g y   -   as s h o w n   in   Fig u r e   3   is   th at  th r o to r   w i n d in g s   ar co n n ec ted   to   th g r id   v ia  s l ip   r in g s   a n d   b ac k   to   b ac k   v o lta g s o u r ce   co n v er ter ,   th ac ti v a n d   r ea ctiv e   p o w er   ca n   b ad j u s ted   f r o m   t h s tato r   in d ep en d e n tl y   o f   th g en er ato r   s p ee d .           Fig u r 3 .   Sch e m atic  o f   D FIG   co n n ec ted   to   th g r id     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8708   I n t J   E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.  9 ,   No .   2 A p r il 2 0 1 9   :   7 6 1   -   7 7 0   764   T h p r o p o s ed   en er g y   s to r ag e   s y s te m   ( E S S)  is   t h s u p er ca p ac ito r   tech n o lo g y ,   w h er a n   elec tr o l y te   s o lu tio n   is   p lace d   b et w ee n   t wo   s o lid   co n d u cto r s   f o r   th S C ,   th t w o   q u ad r an t s   d c/d co n v er ter   ar co n n ec ted   to   th DFI d lin k   as   s h o w n   in   F ig u r e   4.   Ma n y   r esear c h es  h av b ee n   ca r r ied   o u o n   th u s o f   s u p er ca p ac ito r   as  an   ef f ici en s to r ag e   tech n iq u e;  t h DFI elec tr ica to r q u ca n   b r eg u lated   d u to   th i m p r o v e m e n o f   t h g r id   f r eq u en c y   b y   t h e   s u p er ca p ac ito r   [ 2 1 ] ,   [ 2 2 ] .   T h s to r ed   en er g y   is   g iv e n   b y   E q u atio n s   ( 1 )   an d   ( 2 ) ,                                                        ( 1 )                                                                  ( 2 )     So   th ca p ac itan ce   i s :                                                                                      ( 3 )     W h er e:    -           : th s to r ed   en er g y   -                  th n o m i n al  p o w er   -     : th ac ti v cir cu it ti m o f   s u p er ca p ac ito r   -          : th ca p ac it y   o f   th s u p er ca p ac ito r   -     m ax ,V m i n : th m a x i m u m   a n d   th m in i m u m   v o lta g e   I n   th i s   s t u d y t h s u p er ca p ac i to r s   ar co n s id er ed   th at  th e y   h av h ig h   en er g y   d e n s it y   with   g o o d   ef f ici en c y   a n d   h i g h er   li f c y c l e.             ( a)     ( b )     Fig u r 4 .   E E SS i m u li n k   s c h e m a:  ( a)   Sch e m o f   t h E SS   co n n ec ted   to   th DC /D C   co n v er ter ,   ( b )   T h E SS   co n n ec ted   to   th D C /D C   co n v er ter   in   MA T L A B / Si m u li n k       I n   w i n d   f ar m ,   t h r eliab le  p r o ce s s   is   to   co n n ec ea ch   w in d   tu r b in g e n er ato r   ( W T G)   w it h   an   E SS ,   an d   n o t   to   co n n ec a   lar g s i n g le   E SS   f o r   th e   w i n d   f ar m .   W h en   a   f a ilu r e   is   o cc u r r ed   in   th e   E SS ,   t h o t h er   u n i ts   w il l n o t b af f ec ted ,   also   th u s o f   E SS   r ei n f o r ce   th DFI d lin k   [ 2 3 ] .       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J   E lec  &   C o m p   E n g     I SS N:  2 0 8 8 - 8708       E n erg s to r a g o f D F I b a s ed   w in d   fa r u s in g   D - S TATC OM  ( K a o u ta r   R a b yi )   765   4.   D - ST A T CO M   T h D - ST A T C OM   ( Dis tr ib u t io n     Static  s y n ch r o n o u s   co m p e n s ato r )   ( Fig u r e   5 )   is   o n o f   th e   i m p o r tan t F AC T S d ev ices; it c o n s is ts   o f   p o w er   elec tr o n ics;     a)   t w o - le v el  Vo ltag So u r ce   C o n v er ter   ( VSC ) .   b)   d en er g y   s to r a g d ev ice .   c)   a   co u p lin g   tr an s f o r m er   co n n ec ted   in   s h u n to   t h d is t r ib u tio n   n et w o r k   t h r o u g h   a   co u p lin g   tr an s f o r m er .   T h r o le   o f   D - ST A T C OM   i s   to   co n tr o th p o w er   f lo w   a n d   i m p r o v tr an s ie n s tab ilit y   o n   th d is tr ib u tio n   n et w o r k ; Fo r   m o r i n f o r m atio n   an d   d escr ip tio n   ab o u t t h D - ST A T C OM ,   th r ea d er   ca n   co n s u lt [ 2 4 - 2 5 ] .           ( a)       ( b )     Fig u r e   5.   ST A T C OM   Sch e m a : ( a)   T r an s m is s io n   l in w i th   ST A T C OM ,   ( b )   C o n f ig u r atio n   o f   D - ST A T C OM   in   elec tr ical  n et wo r k       T h ca p ac ito r   v o ltag o f   th D - ST A T C OM   is   g i v en   b y   th e q u atio n :                                                                                  ( 4 )     W h er e:   -        : th DC   i n v er ter   v o lta g e   -        : th in v er ter   cu r r en t   -                   :d q   r ef er en ce   v alu e s   f o r   ax e s   cu r r en ts   -        : th s to r ag ca p ac ito r   -     : th p u l s w id th   m o d u lat io n   i n d ex   -     : th s h u n t i n v er ter   v o ltag p h ase  an g le   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8708   I n t J   E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.  9 ,   No .   2 A p r il 2 0 1 9   :   7 6 1   -   7 7 0   766   T h D - ST A T C OM   m u s b co n n ec ted   at  t h m id d le  o f   th li n co n n ec tin g   t h g r id   to   th w i n d   f ar m .   T h eq u atio n   ex p r ess i n g   th r e latio n s h ip   b et w ee n   t h n e t w o r k   an d   th D - ST A T C OM   is   g iv en   b y :                                                   ( 5 )     W h er e:   -                                                  -           : th e n o d v o ltag e s   o f   th P o w e r   S y s te m .   -           th A d m i ttan ce   m atr i x   o f   t h e   P o w er   S y s te m   T h D - ST A T C OM   in   its   b asi s tr u c tu r [ 2 6 ]   ca n   o n l y   e x c h an g r ea cti v p o w er   w i th   th n et w o r k ,   b u if   t h v o lta g s o u r ce   in v e r ter   is   in ter co n n ec ted   w ith   a n   E SS   th D - ST A T C OM   ca n   ex ch a n g th ac ti v e   p o w er .       5.   WI ND  F ARM   SI M UL AT I O N   5 . 1 .     DF I G   Co nn ec t ed  t o   t he  E SS   T h f ir s s i m u latio n   co n s i s ts   o f   w i n d   f ar m   co m p r i s in g   1 5   DFI w i n d   tu r b in ( F ig u re   6 ) ,     ev er y   DFI w i n d   t u r b in h a s   p o w er   o f   1 . 6 MW ,   s o   to tal  p o w er   o f   2 4 MW ,     E v er y   DFI i s   co n n ec ted   to   s u p er ca p ac ito r   as it is sh o w n   in   Fig u r e   4.   T h w in d   f ar m   i s   co n n ec ted   to   th g r id   v ia :   a)   2 5 k V/5 7 5 tr an s f o r m er   b)   E lectr ical  lin o f   3 5 K m   c)   T r an s f o r m er   o f   1 2 0 k V/2 5 KV,   T h s y s te m   is   co n n ec ted   to   lo ad   b u s   o f   2 5 0 0 MV A   an d   1 2 0 KV.             Fig u r 6 .   W in d   Far m   co n f ig u r atio n       T o   g en er ate  f l u ct u atio n s   in   t h elec tr ical  q u a n tit ies;   v ar iab le  w i n d   s p ee d   is   ap p lied   to   th w i n d   f ar m ,   s i m u lat io n   s t u d ies ar ca r r ied   o u t in   t h M A T L A B /Si m u li n k en v ir o n m e n t.   Fig u r 7   s h o w s   t h v o ltag o f   th s u p er ca p ac i to r   b an k s   o f   t h r ee   ch o s en   w i n d   tu r b in e s ,   th e s v o ltag e s   ar al w a y s   m ain tain ed   co n s ta n in s id th o p er atin g   li m it s   [ 0 . 5 p . u ,   1 . 1 p . u ] ,   th g r ap h s   ar co n s tan ts   b ec au s th s u p er ca p a cito r s   s to r th e   e n er g y ,   ev e n   i f   t h w i n d   s p ee d   is   v ar iab le  a n d   al w a y s   m ai n tai n   t h w i n d   tu r b i n es   v o ltag b ala n ce d .   Fig u r 8   s h o w s   t h ac ti v ( P )   an d   r ea ctiv ( Q)   p o w er   m ea s u r ed   s i m u l tan eo u s l y   i n   b u s   5 7 5   w h ic h   is   th p o in t o f   co n n ec tio n   o f   t h w i n d   tu r b i n e s ,   an d   B   2 5 w h ich   is   p lace d   b ef o r th s ec o n d   tr an s f o r m er   ( 1 2 0 k V/2 5 KV) .   I n   b u s   5 7 5 P   an d   ar m ain tain ed   co n s tan t ,   h o w e v er   th p o w er   d e m an d   f r o m   o r   d eliv er y   to   th elec tr ical  g r id   is   n o t c o n s ta n t a s   it i s   s h o w n   i n   Fi g u r e   9 .   F lu ct u atio n   b eg a n   clea r l y   f r o m   in s ta n t t= 0 . 9 s   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J   E lec  &   C o m p   E n g     I SS N:  2 0 8 8 - 8708       E n erg s to r a g o f D F I b a s ed   w in d   fa r u s in g   D - S TATC OM  ( K a o u ta r   R a b yi )   767       Fig u r 7 .   v o ltag o f   s u p er ca p ac ito r   b an k s   o f   3   w i n d   tu r b in e s           Fig u r 8 .   A cti v an d   r ea cti v p o w er   in   B 5 7 5   an d   B 2 5           Fig u r 9 .   A cti v an d   r ea cti v p o w er   in   B u s   2 5   ( B 2 5 )           Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8708   I n t J   E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.  9 ,   No .   2 A p r il 2 0 1 9   :   7 6 1   -   7 7 0   768   5 . 2 .     D - ST AT CO M co nn ec t e d   t o   t he  w ind   f a rm   ( DF I G   co nn ec t ed  t o   t he  E SS )   T h s ec o n d   s i m u latio n   co n s i s ts   o f   co n n ec ti n g   t h D - ST A T C OM   to   th p r ev io u s   w i n d   f a r m   as  it  i s   s h o w n   in   F ig u r e   10   th s u p er c ap ac ito r s   ar al w a y s   co n n ec te d   to   th DFI G.   T h s a m ch ar ac ter is t ics o f   t h w i n d   f ar m   ab o v ar u s ed .           Fig u r 1 0 .   D - ST A T C OM   co n n ec ted   to   th w i n d   f ar m       Fig u r 1 1   an d   Fi g u r 1 2   s h o th ac ti v ( P )   an d   r ea ctiv ( Q )   p o w er   m ea s u r ed   s i m u lta n eo u s l y   i n   b u s   5 7 5   an d   B   2 5 .   I n   b o th   b u s   5 7 5   an d   B 2 5 P   &   ar m ai n tai n ed   co n s tan t,  u n l ik t h last   s i m u latio n .   T h p o w er   d e m an d   f r o m   o r   d e liv er y   to   th elec tr ica g r id   is   ab s o r b ed   th en   it  is   m ai n tai n ed   co n s tan d u to   th e   r eg u lat io n   o f   th D - ST A T C O M;  u n li k t h Fi g u r 8   an d   F ig u r 9 ,   w h er d is t u r b an ce   h a v b ee n   n o ticed   at  in s ta n t t= 0 . 9 s .           Fig u r 1 1 .   A cti v an d   r ea ctiv e   p o w er   i n   B 5 7 5   an d   B 2 5       W h en   co n n ec t in g   t h D - ST AT C OM ,   th r ea p o w er   i s   i m p r o v ed   an d   th e   lo ad   ab ilit y   o f   th p o w er   s y s te m   is   e n h an ce d . I n te g r ati o n   o f   t h D - ST A T C OM   with   t h s u p er ca p ac ito r s   m i ti g ates  th v o lta g e   m ag n it u d f lu ct u atio n s   a n d   p r o v id es s u p p o r t to   th ac tiv p o w er .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J   E lec  &   C o m p   E n g     I SS N:  2 0 8 8 - 8708       E n erg s to r a g o f D F I b a s ed   w in d   fa r u s in g   D - S TATC OM  ( K a o u ta r   R a b yi )   769       Fig u r e   12.   A cti v an d   r ea ctiv e   p o w er   i n   B 2 5       6.   CO NCLU SI O N   T h is   p ap er   p r o p o s es  co o r d in atio n   b et w ee n   s u p er ca p ac ito r   b a s ed   E SS   a n d   D - ST A T C OM ,   t h E SS   i s   co n n ec ted   to   t h DFI w h ile   th D - ST A T C OM   i s   co n n ec ted   in   t h p o in o f   co n n ec tio n   o f   t h w i n d   f ar m   b ased   DFI G.     T h E SS   is   co n n ec ted   to   t h d li n k   o f   t h D FIG   t h r o u g h   t w o - q u ad r an td c/d co n v er ter .     A   s i m u lat io n   o f   1 5   DFI w in d   tu r b in es  h as b ee n   ca r r ied   o u t   in   th M A T L A B / Si m u li n k .   R es u lts   v er i f y   t h i m p o r ta n t   r o le  o f   th E SS   in   m ai n tai n in g   co n s ta n th ac ti v p o w er ,   also   i n   en s u r in g   th g o o d   d is p atch in g .   T h u s o f   D - ST A T C OM   h as  m o r s tab ilized   th o u tp u p o w er   o f   th w in d   f ar m ,   eit h er   in   p o w er   g e n er ati o n   o r   d em a n d   f r o m   t h elec tr i ca l g r id .       AP P E NDI X     DFI an d   w in d   t u r b in p ar a m eter s   S t a t o r   r e si st a n c e   ( p u )   0 . 0 5   R o t o r   r e si st a n c e   ( p u )   0 . 0 2   S t a t o r   i n d u c t a n c e   ( p u )   0 . 1   R o t o r   i n d u c t a n c e   ( p u )   0 . 1   M a g n e t i z i n g   i n d u c t a n c e ( p u )   5   T u r b i n e   i n e r t i a   c o n s t a n t   ( s)   2 . 5   G e n e r a t o r   i n e r t i a   c o n st a n t   ( s)   0 . 5   S h a f t   c o mp l i a n c e   c o n s t a n t   ( p u / r a d )   .4   R a t e d   p o w e r   ( M W )   1 . 5       RE F E R E NC E   [1 ]   Zem m it   A b d e rra h im   a n d   M e ss a lt S a b ir ,   M o d e li n g   a n d   S im u latio n   o f   Do u b ly   F e d   In d u c ti o n   M o to (DFI M )   Co n tr o l   u sin g   DT a n d   DFOC:  A   Co m p a ra ti v e   S tu d y ,   In J   Ap p l   En g   Res ,   v o l.   8 ,   n o .   1 1 ,   p p .   5 6 2 3 - 8 ,   2 0 1 6 .   [2 ]   Na i m   Ch e r f ia  a n d   Dja ll e l   Ke rd o u n ,   W in d   E n e rg y   Co n v e rsio n   S y ste m Ba se d   On   a   DFI G   Co n tro ll e d   By   In d irec V e c t o Us in g   P W M   a n d   S V M ,   In ter n a ti o n a J o u rn a o E lec trica a n d   Co m p u ter   En g in e e rin g   ( IJ ECE ) ,   v o l.   6 ,     n o .   2 ,   p p .   5 4 9 - 5 5 9 ,   A p ril   2 0 1 6 ,   [3 ]   S .   T e lek e ,   e a l. ,   Co n tr o l   S trate g ies   f o B a tt e r y   En e rg y   S to ra g e   fo w in d   f a rm   d isp a tch in g ,   IEE E   T ra n s.  E n e rg y   Co n v e rs . ,   v o l.   2 4 ,   n o .   3 ,   p p .   7 2 5 - 7 3 2 ,   S e p .   2 0 0 9 .   [4 ]   C.   Ha n ,   e a l. ,   S TATCOM   I m p a c S tu d y   o n   th e   In teg ra ti o n   o f   a   la rg e   w in d   fa r m   in to   a   we a k   L o o p   P o w e S y st e m ,   IEE T ra n s.  E n e rg y   Co n v e rs . ,   v o l.   2 3 ,   n o .   1 ,   p p .   2 2 6 - 2 3 3 ,   M a r.   2 0 0 8 .   [5 ]   Bin e e ta  M u k h o p a d h y a y ,   e a l. ,   V o l tag e   Co m p e n sa ti o n   in   W in d   P o w e S y ste m   u sin g   S TAT COM   Co n tr o ll e d   b y   S o f Co m p u t in g   T e c h n iq u e s ,   In t e rn a ti o n a J o u rn a o El e c trica a n d   Co m p u ter   En g i n e e rin g   ( IJ ECE ) , v o l.   7 ,   n o.   2 ,   p p .   6 6 7 - 680 ,   A p ril   2 0 1 7 .   [6 ]   G u o ru Re n a et  al. ,   M e a su re m e n a n d   S tatisti c a A n a l y sis  o W in d   S p e e d   In term it ten c y ,   E n e rg y ,   v o l.   1 1 8 ,     p p .   6 3 2 - 643 ,   Ja n   2 0 1 7 .   [7 ]   T . R.   A y o d e len   a n d   A . S . O.  O g u n ju y ig b e ,   M it ig a ti o n   o f   w i n d   P o w e I n term it ten c y :   S to ra g e   Tec h n o lo g y   A p p ro a c h ,”   Ren e wa b le a n d   S u st a in a b le E n e rg y   Rev iews v o l.   4 4 ,   p p .   4 4 7 - 4 5 6 ,   2 0 1 5   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8708   I n t J   E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.  9 ,   No .   2 A p r il 2 0 1 9   :   7 6 1   -   7 7 0   770   [8 ]   D.  L e e   a n d   R.   Ba ld ick ,   L i m it in g   Ra m p   Ra te  o f   W in d   P o w e Ou tp u u si n g   a   Ba tt e ry   B a se d   o n   th e   V a rian ce  G a m m a   P ro c e ss , ”  In ter n a t io n a Co n fer e n c e   o n   Ren e wa b le  En e rg i e a n d   Po we Qu a li ty  ( ICRE PQ’1 2 S a n t ia g o   d e   Co mp o ste l a   ( S p a in ) ,   2 8 th   to   3 0 th   M a rc h ,   2 0 1 2 .   [9 ]   L u o   X,  e a l. ,   Ov e rv ie w   o f   Cu rre n De v e lo p m e n in   El e c tri c a E n e rg y   S to ra g e   T e c h n o lo g ies   a n d   th e   A p p li c a ti o n   P o ten ti a l   in   P o w e S y ste m   Op e ra t io n ,”   Ap p E n e rg y ,   v o l.   1 3 7 ,   p p .   5 1 1 - 3 6 ,   2 0 1 5 .   [1 0 ]   R.   S e b a stián   a n d   R.   P e ñ a   A lzo la F ly w h e e En e rg y   S to ra g e   S y ste m s:  Re v ie w   a n d   S im u lat io n   f o r   a n   I so late d   w in d   P o w e S y ste m ,”   Ren e wa b le a n d   S u sta i n a b le E n e rg y   Rev iews v o l.   1 6 ,   n o .   9 p p .   6 8 0 3 - 6 8 1 3 ,   De c e m b e 2 0 1 2 .   [1 1 ]   A .   Ro g e rs ,   e t   a l . ,   Co m p re ss e d   A ir  En e rg y   S to ra g e T h e r m o d y n a m i c   a n d   Eco n o m ic  R e v ie w ,   PE S   Ge n e ra M e e ti n g ,   Co n fer e n c e   &   Exp o siti o n ,   2 0 1 4   IE EE .   [1 2 ]   Nih a Ku lara t n a ,   En e rg y   S to ra g e   D e v ic e f o El e c tro n ic  S y ste m Re c h a rg e a b le  B a tt e ries   a n d   S u p e rc a p a c it o rs,   Re c h a rg e a b le Ba tt e ries   a n d   S u p e r c a p a c it o rs” .   [1 3 ]   Zan m in g   W a n g ,   e a l. ,   De v e lo p m e n o f   S u p e rc o n d u c ti n g   M a g n e f o h ig h - f i e ld   M S y ste m in   Ch in a ,   Ph y sic a   C:  S u p e rc o n d u c ti v it y   a n d   it s A p p l ica ti o n s v o l.   4 8 2 p p .   8 0 - 86 ,   2 0   No v e m b e 2 0 1 2 .   [1 4 ]   S .   M .   Ha sn a in   Re v iew   On   S u sta in a b le  T h e rm a En e rg y   S to ra g e   Tec h n o l o g ies ,   P a rt  I:  He a S t o ra g e   M a teria ls  a n d   T e c h n iq u e s,”   En e rg y   C o n v e rs .   M g mtv o l ,   v o l.   3 9 ,   n o .   1 1 ,   p p .   1 1 2 7 - 1 1 3 8 ,   1 9 9 8 .   [1 5 ]   Ch risten se n ,   e a l . ,   Ch e m ica En e rg y   S to ra g e ,”   D T U In tern a ti o n a l   En e rg y   Re p o rt  2 0 1 3 .   [1 6 ]   Erez   Wen g e ra ,   e a l . ,   T h e r mo - e lec tro - c h e m i c a S to ra g e   ( T ECS o f   S o lar  En e rg y ,   Ap p li e d   E n e rg y ,   v o 1 9 0   p p .   7 8 8 - 799 ,   2 0 1 7 .   [1 7 ]   J.  M c Do w a ll ,   Co n v e n ti o n a B a tt e r y   T e c h n o l o g ies - P re se n t   a n d   F u tu r e ,   Po we En g in e e ri n g   S o c iety   S u mm e M e e ti n g ,   2 0 0 0 ,   IE EE .   [1 8 ]   Ha o ra n   Zh a o ,   e a l . ,   Re v ie w   o En e rg y   S to ra g e   S y ste m   f o W in d   P o w e In teg ra ti o n   S u p p o rt ,   A p p li e d   En e rg y   v o l.   1 3 7 p p .   5 4 5 - 5 5 3 ,   1   Ja n u a ry   2 0 1 5 .   [1 9 ]   L in g li n g   F a n   a n d   Zh ix in   M iao ,   M o d e li n g   a n d   A n a ly sis  o f   D o u b ly   F e d   In d u c ti o n   G e n e ra to W in d   En e rg y   S y st e m s” .     [2 0 ]   T a re k   M e d a lel   M a s a u d   a n d   P .   K.  S e n ,   M o d e li n g   a n d   C o n tr o l   o f   Do u b ly   F e d   In d u c ti o n   G e n e ra to f o W in d   P o w e r ,”   No rth   Ame ric a n   Po we r S y mp o siu m ( NAP S ) ,   2 0 1 1 .   [2 1 ]   Ha o   X ,   e a l . ,   A   H y b rid   A d a p ti v e   F u z z y   Co n tro S trat e g y   f o rDFIG - b a se d   W in d   T u rb in e w it h   S u p e r - c a p a c it o r   En e rg y   S to ra g e   to   R e a li z e sh o rt - term   G rid   F re q u e n c y   S u p p o rt ,”   IEE in   En e rg y   Co n v e rsio n   a n d   Ex p o sit i o n   Co n g re s s,  M o n trea l,   Ca n a d a ,   p p .   1 9 1 4 - 8 ,   2 0 1 5 .   [2 2 ]   L i y a n   Qu   a n d   W e Qia o ,   C o n st a n P o w e Co n tro l   o f   DFIG   W in d   T u rb i n e sW it h   S u p e rc a p a c it o E n e rg y   S to ra g e ,   IEE T ra n sa c t io n s o n   I n d u stry   Ap p li c a ti o n s,  v o l.   4 7 ,   n o .   1 ,   Ja n u a ry /F e b ru a r y   2011.   [2 3 ]   Ch a d   A b b e y ,   e a l . ,   S u p e rc a p a c it o En e rg y   S to ra g e   f o rW in d   En e rg y   A p p li c a ti o n s,”  IEE T ra n sa c ti o n On   In d u stry   Ap p li c a ti o n s ,   v o l.   4 3 ,   n o .   3 ,   M a y /Ju n e   2 0 0 7 .   [2 4 ]   Hu L i,   e a l. ,   Re a c ti v e   P o w e C o m p e n sa ti o n   a n d   DC  li n k   Vo lt a g e   Co n tro u si n g   F u z z y - P Io n   G rid - c o n n e c ted   P S y st e m   w it h   d - S T AT COM,   20 1 6   IEE E   PE S   Asia - Pa c if ic P o we a n d   En e rg y   C o n fer e n c e   -   X i' a n     Ch in a .   [2 5 ]   M a h e la  OP   a n d   S h a ik   AG ,   A   R e v ie w   o f   D istri b u ti o n   S tatic  C o m p e n sa to r ,”   Re n e w   S u sta in   E n e rg y   R e v ,   v o l.   5 0 ,   p p .   5 3 1 - 46 ,   2 0 1 5 .   [2 6 ]   CH.  S ri  P ra k a sh ,   e a l. ,   A   N o v e M u lt i - F u n c ti o n a DST AT C OM  w it h   Distrib u ti o n   G e n e r a ti o n   u sin g   F R C   Co n tr o ll e r,   In ter n a ti o n a J o u rn a o El e c trica a n d   C o mp u ter   En g i n e e rin g   ( IJ ECE ) ,   v o l.   8 ,   n o.   3 ,   Ju n e   2 0 1 8 ,     p p .   1 3 7 3 - 1 3 8 2 .       B I O G RAP H I E S   O F   AUTH O RS        K a o u t a r   Ra b y i   w a b o rn   in   M e k n è s,  M o ro c c o ,   o n   F e b ru a ry   2 6 ,   1 9 8 7 .   S h e   g o h e El e c tri c a l   En g in e e rin g   d e g re e   f ro m   Na ti o n a S c h o o o f   A p p li e d   S c ien c e o f   Ou jd a   in   2 0 1 0 .   S h e   is  a   P h . d   S tu d e n in   t h e   El e c tri c a De p a rtm e n in   M o h a m m a d ia  S c h o o o f   En g in e e rs,  M o h a m m a d   5   Un iv e rsit y .   S h e   is  a   m e m b e o f   p o w e e lec tro n ic  re se a rc h   d e p a rtme n t;   h e re se a rc h   su b jec is  a b o u t   th e   in teg ra ti o n   o f   w in d   f a r m s in to   th e   e lec tri c a g rid   a n d   th e   F A CTS   d e v i ces           H a ss a n e   M a h m o u d i   W a b o rn   i n   M e k n e s,  M o r o c c o ,   o n   Ja n u a ry   4 ,   1 9 5 9 .   He   re c e iv e d   B. S   d e g re e   in   e lec tri c a e n g in e e rin g   f ro m   M o h a m m a d ia  S c h o o o f   En g in e e rs,   Ra b a t,   M o r o c c o ,   in   1 9 8 2 ,   a n d   th e   P h . D   d e g re e   in   p o w e e lec tr o n ic  f ro m   M o n tef io re   In stit u te  o f   El e c tri c a En g in e e rin g ,   L u ik ,   Be lg iu m ,   in   1 9 9 0 .   He   w a a n   a s sista n p ro f e ss o o f   p h y sic s,  a th e   F a c u lt y   o f   S c ien c e s,  M e k n e s,   M o r o c c o ,   f ro m   1 9 8 2   to   1 9 9 0 .   S in c e   1 9 9 2 ,   h e   h a b e e n   a   p r o f e ss o a th e   M o h a m m a d ia  S c h o o ls  o f   En g in e e rs,  Ra b a t,   M o ro c c o ,   a n d   h e   wa th e   h e a d   o f   e le c tri c   e n g i n e e rin g   d e p a rtm e n d u rin g   f o u y e a rs  (1 9 9 9 ,   2 0 0 0 ,   2 0 0 6   a n d   2 0 0 7 ).   His  re se a rc h   in tere sts  in c lu d e   sta ti c   c o n v e rters ,   e lec tri c a m o to d riv e s,  a c ti v e   p o w e f il ters   a n d   t h e   c o m p a ti b il it y   e lec tro m a g n e ti c .         Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.