Internati o nal  Journal of Ele c trical   and Computer  Engineering  (IJE CE)  Vol .   5 ,  No . 5, Oct o ber   2 0 1 5 ,  pp . 92 9~ 93 8   I S SN : 208 8-8 7 0 8           9 29     Jo urn a l  h o me pa ge : h ttp ://iaesjo u r na l.com/ o n lin e/ind e x.ph p / IJECE  Performance Analysis of Do ubly Fed Induction Generator  Using Vector Control Technique        Aye  M y at  Thin * ,   Na ng  S a w Y u za na   Kya i ng   **   Department o f  Electrical Power  Engine ering, Mandalay   Technolo g y  University  Mandalay ,  M y anmar       Article Info    A B STRAC T Article histo r y:  Received Apr 28, 2015  Rev i sed  Ju l 12 20 15  Accepte J u l 22, 2015      There ar e m a n y   s o lar power and wind s t ations  ins t alled in th e po wer s y s t em   for environmental and econom ic reasons. In fact, wind energ y  is inexpensiv and th e safetes t  among all so urces of  r e new a ble energ y it has been  recognized  that variab le speed  wind turbin based on th doubly  fed   induction g e ner a tor. It  is the most e ffective with less cost and high power   y i eld .  Th is paper has  chosen doubly  fed   induction  gen e r a tor for  a  comprehensive s t ud y  o f  modelling, pe rformance and an aly s ing.  DFIG wind   turbine h a s to o p erate below  an d above s y nchr onous speed which requ ires  smooth transition mode change for relia ble op eration to be controlled  to   provide stab ility   for the power  s y stem . Hence  its  performance d e p e nds on the  generator its elf  and the  conver t er opera tion  and  control s y stem. This paper   pres ents  com p l e ted  m a them at i cal  m odel of   DFIG with its  AC/DC/AC  converter driven  b y  DC machin e. Th rotor is  considered f e d b y  a voltag e   source converter  whereas the stator is connected to the grid directly . Th capacity  of th wind power generation  is 1.5MW. The voltag e  rating and   frequency  for  th is s y stem are 57 5V,  50Hz .This  paper show detailed model  of DFIG. Keyword:  D oub ly f e d  indu ctio n g e n e r a to r,  Mo d e lling  an si m u latio n ,   Reactive powe r c o m p ensation   Varia b le spee d  win d  t u r b ine     Voltage  s o urce  conve rter   Copyright ©  201 5 Institut e  o f   Ad vanced  Engin eer ing and S c i e nce.  All rights re se rve d Co rresp ond i ng  Autho r Aye Myat Thi n   Depa rt m e nt  of  El ect ri cal  Po w e r E ngi neer i n g, Mandalay Te chnology  Uni v ersity,  Man d a lay, My an m a r .   Em a il: aye m ya tth in .m tu ep @gmail.co     1.   INTRODUCTION   The electric  power ge neration usi n g wi nd fa rm  is su bj ect t o  co nsid erab le atten tio n in  t h e wo rl d   d u e   t o  t h e i n c r ease  of el ect ri ci t y  dem a nd an d c o nsum pt i o n ,  w h i c h l e d t o  t h e d e pl et i on  of e x i s t i ng e n er gy  s o u r ces  su ch  as fo ssil  fu els, co al, and  o il.  W i nd   po wer is  environm entally eco nom ically  acc eptable a nd t h e safest  source am ong  rene wa ble ene r gy s o urces  [1]. Large  wind   t u r b i n es ca b e  ope rat e d at   a con s t a nt  s p e e d o r   vari a b l e  spe e d  usi ng  di f f ere n t  t y pes o f   gen e rat o r s  t h at  ca be ei t h e r   di r ect l y  conn ect ed t o  t h net w or k   o r   connected through a  power  electronic conve r ter.  In  rece nt  y ear s m o re de vel o pm ent  has  bee n  ca rri ed ou t t o  im p r ov e th perform ance of va riable  sp eed  w i nd  tur b i n es to   o v e rco m e th e p r ob lem  o f  th e necessity to  o p er ate abo v e , belo w ,  and  th ro ugh  syn c hrono us sp eed ; as th resu lt of th is  dev e lop m en t th e wind  en erg y  in du stry en d e d  up   with   d oub ly-fed   i n d u ct i on  ge ne rat o r .   W i nd t u r b i n gene rat o whi c h i s  t h e m o st  effi ci e n t  ge nerat o r i n   wi n d  ene r gy  con v e rsi o n   sy st em . In  fact , i t  i s  o n o f  t h e m o st  im por t a nt  ge nerat o rs  i n   hi g h - p owe r  ap pl i cat i ons;  i t  i s  a f o rm  of  t h ree - p h a se asyn ch ro nou s m ach in e with  its ro tor  wind ing s  also   connected to t h grid th rough the  powe r el ectronic   co nv erter [2 ]. In d e ed DFIG  offers a nu m b er o f  featu r es  when  it is co m p ared  with   o t h e r gen e rat o rs: its ab ilit y   to operate at ( 3 0 % )  of  syn c h r on ou s sp eed, its co nv er ter h a s on ly to   h a nd le ro tor  cir c u it po w e r ,   h i gh  effi ci ency ,  m a xi m u m  powe r  ext r act e d ,  an d i n de pe nde nt  ext r act e d ,  an d i n de pe nde nt  co nt r o l   of a c t i v e a n d   reactiv e po wers. On  o t h e h a n d , DFIG h a s so m e  d i sad v a ntag es su ch  as its sen s itiv ity  t o  un b a lan ced   fau lt  co nd itio n wh ich  can   h eat th e stato r   wind ing   h e n c e redu ce th e m ach in lifeti m e. Fu rtherm o r e li m ited  ran g Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                        I S SN 2 088 -87 08  I J ECE Vo l. 5 ,  N o . 5 ,  O c tob e 20 15   :   929  –  9 38  93 0 spee d, c ont r o l  com p l i c i t y ,  and t h e co st  o f  m a i n t e nance due t o  sl i p  r i ngs ass e m b l y  [3]  are am ong i t s   adva nt age .   In  ge neral ,  t h cont rol  sy st em  of  act i v e a n d   react i v e    p o w e r o f   DF IG  i s   achi e ve by  co nt r o l l i ng t h e   injecte d rotor curren ts, using  each  of  ݀ - ݍ  ro to r curren t s to   regu late th e activ an d   reactiv p o wers  inde pende n tly of each ot her.        2.   WIND  T URB INE MODELLING   W i nd  turb i n es  co nv ert th e k i n e tic  energy present in t h e wind int o  m echanical energy by  m eans of  pr o duci ng t o r q ue.  Si nce t h ener gy  co nt ai n e by  t h wi n d  i s  i n  t h fo r m  of ki net i c  e n er gy , i t s  m a gni t ude   depe n d on t h e  ai r de nsi t y  an d t h wi n d   vel o ci t y . The  wi n d  p o w er  de vel ope by  t h e t u rbi n e i s  gi ven  by  t h e   equat i o n ( 1 ) [ 1 -1 0] :      3 ρ Av β λ , p C 2 1 m P   (1 )     Whe r e C p  is the Power C o -efficien t ρ is th e air d e n s ity in  kg m 3 .A is the area of the t u rbine blades in m 2  and  V is th wind   v e lo city in  m / s ec. Th e  power  coefficient is define d as the  p o we out put   of  t h e wi nd  t u r b i n t o   the available powe r in the  wind  regim e . This coeffici en t determin es th e “ m ax i m u m  power” the  wind  turbine   can abs o rb  from the available wind powe r at  a give wind  sp eed. It is a fun c tio n   o f  t h e tip -sp e ed  ratio   ( ) a n d   the blade pitch angle ( ). T h e bl ade pi t c h a ngl e can  be co nt r o l l e d by  usi ng a “pi t c h - co nt r o l l e r” and t h e t i p - spee d rat i o  (T S R ) i s   gi ve n a     v ω R λ   (2 )     P m=  Mechanical out put  powe of the t u rbine  (W)  C p =  perform a nce coe ffici en o f  th e t u rb in e   ρ = t h e ai r  de nsi t y  (k g/ m 3 ),  A= the  turbi n swept  area  (m 2 ),   V=  win d  s p ee d  (m /s)  λ = tip  sp eed rati o   o f  th ro t o r blade to  wind  speed a n β = t h bl ade  pi t c h an gl (de g )   Whe r e ( ) t h e   rot a t i o nal  spee of t h gene ra t o r a n d  R  i s  i s   radi us  of t h r o t o r bl a d es.  H e nce, t h e TSR   can  be  co n t ro lled b y  co n t ro lling  th e ro tatio n a l sp eed of th g e n e rat o r. In a  wind  t u rb in e, C p  ca be  rep r ese n t e d  by  a   n o n lin ear cu rve in  term s o f   λ  in  place of different  β  o r  t h f o l l o wi ng  rel a t i ons hi p.  [4]     β 2 λ   (    0.00184   β   0.3 13 2 λ π sin β   0.0167 (0.44 C p ) ) ( )   (3 )       3.   DO UBLY  FED I N D U C TIO N  GE NER A T O R   Th e DFIG is cu rren tly th e syste m  o f  ch o i ce fo r m u lti-MW win d  turb i n es. Th e aerod yn amic s y ste m   m u st  be capabl e  of o p erat i n g o v er a wi de  wi nd s p ee d r a nge i n   or der  t o  achi e ve  opt im u m  aerody n a m i efficiency  by tracki ng t h opt im u m  tip speed ratio. T h ere f or e, th g e n e rato r’s ro tor m u st b e  ab le to   o p erate at   a va ri abl e   rot a t i onal  s p ee d. T h DFI G   sy st em   t h eref ore  o p e rat e s i n   b o t h   sub -  a n d s u p e r - sy nc hr o n o u m odes   w ith  a  ro to r speed   r a ng e ar oun d th syn c h r on ou sp eed .   The stator ci rc uit is directly c o nn ected  t o  th e g r id   wh ile th e ro t o winding is connected  vi a slip-rings   to a t h ree - pha s e converter.  For  va riable -s peed system whe r e t h e s p e e range  re qui rem e nts are s m all, for  ex am p l e ± 3 0 %  o f  syn c h r o nous sp eed, th e DFI G   o f f e r s  ad eq u a te p e r f or man ce and  is su ff icien t  f o r  th e sp eed  rang e requ ired to  exp l o it typ i cal  w i nd  r e so ur ces an  A C - D C-A C  co nver t er  is in cluded  in  th e i n du ctio gene rator rotor circuit. The  powe r electroni c conve r ters  need  on ly b e  rated  to  h a nd le a fraction  of the to tal  po we r -t he r o t o po wer t y pi c a l l y  about  3 0 %  nom i n al  generat o r p o w er .  There f o r e, t h e l o sses i n  t h e  po wer  electronic c o nverter ca be  reduce d, c o m p ared t o  a  syste m  where t h e  conve r ter ha s  to ha ndle the  entire  po we r, a n d t h e  sy st em  cost  i s   l o we due  to  t h e p a rtially-rated   p o wer electro n i cs.    Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J ECE   I S SN 208 8-8 7 0 8       Performance  An alysis of Doubl Fed Indu ction  G e nerator Us ing Vector  Control Technique   (Aye Myat  Thin)   93 1 4.   OPERATING   MODE S   OF   DO UBLY   FE D   IN DU CTIO N   GENE RAT OR   The DF IG   st at or   i s   c o n n ect ed   t o   t h e gri d  wi t h  fi xe d gri d  fr eque ncy  (f S )  at  f i x e d gr id vo ltag e   ( V S ) t o   gene rat e  co nst a nt  fre que ncy .  AC  Po wer d u ri ng al l  ope r a t i ng co n d i t i ons an d t h e r o t o r i s  co nne ct ed t o  t h e   fre que ncy  c o n v ert e r/ VSC   ha vi n g  a  vari a b l e  (sl i p / r ot o r)  f r eq ue ncy  (f r  = s f S ).  At  c onst a nt  f r eq ue ncy  f S , the   m a gnet i c  fi el d  pr od uce d  i n  t h e st at or  rot a t e s at  const a nt  ang u l a vel o ci t y / s peed ( S π   f S ),  wh ich is th e   syn c hrono us sp eed of th e mach in e. Th e st ato r   ro ta ting   mag n e tic field will in du ce a vo ltag e   b e tween  th termin als o f  the ro t o r This i n duce d   rot o r  v o ltage p r o d u ces  a rot o r  cu rre nt  (I r ),  wh ich  in tu rn   p r od u ces a ro t o m a gnet i c  fi el d   th at ro tates at   v a riab le an gu l a r v e lo city/sp e ed  ( r = 2  π f r ).   Usu a lly th e   st a t or an d r o t o r h a ve t h sam e  num ber of  pol es  ( P ) a nd t h e convent i on is that the  stator m a g n e tic field  ro tates clo c kwise. Th erefo r e,  t h e st at or m a gnet i c  fi el d r o t a t e s cl ock w i s e at  a fi xed c o ns t a nt  spee d o f   P s 120f (rpm) s ω . Since the  rot o is con n ected  to th v a riab le freq u e n c VSC,  th e ro tor m a g n etic field  also  rotates at a s p ee of  P r 120f (rpm) r ω     4. 1.  Su b-S y nc hron ous  Spee d  Mode   Fig u re  1  illu strates th e case  wh ere t h ro t o r m a g n e tic field   ro tates at a slo w er sp eed than  the stator  m a gnet i c  fi el d.   The m achi n e i s  o p erat e d  i n  t h e su b-sy nc hr on ous  m ode, i . e .   s ω m ω   1 .   If and   o n l y if its sp eed  is ex actly  0 r ω s ω m ω   and   2 .   Bo th  th e ph ase seq u e n ces of th e ro to r an d   stato r  mm f’s a r e th e sam e  an d  in  th e p o sitiv e d i rection ,  as   referred  t o  as  p o s itiv e ph ase  sequ en ce ( 0 r ω ).  This c o ndition takes  place  during slow wind  spee ds.  In  o r d e r to  ex tract  m a x i m u m  p o w er fro m  th e win d  t u rb in e, th e fo llo wi n g  cond itio n s  shou ld   b e  satisfied   3.   The r o t o r si de  VSC  shal l  p r ovi de l o w fre que ncy  AC  cu rre nt  (ne g at i v e   r v   will  ap p l y)  for  th ro t o r          win d in g.   4 .   Th ro t o po wer sh all b e  sup p lied b y  t h DC bu s cap acito v i a th roto r si d e   VSC, wh ich  ten d s   t o   decrease  the  DC bus voltage. The  gri d  side  VSC in creases/co n t ro ls th is  DC vo ltag e  and  tend s t o  keep  it   co nstan t . Po wer is ab sorb ed  fro m  th e g r id  via th e g r id  sid e  VSC an d   d e liv ered  to  th e roto r v i a th e ro tor  si de V S C .   Du ri n g  t h i s   ope ra t i ng m ode, t h e  gri d  si de  VS C  ope rat e s as  a rect i f i e r a n d  rot o r si de  V S C   ope rates as  an inve rter. He nce  powe r is  delive r ed  to  t h e gri d  by  the stator.   5 .   Th ro t o r power is cap acitiv e.            Fig u r e   1 .  Su b- syn c hr ono u s  oper a tin g m o d e  of  DFIG      4. 2 S uper - Syn c hron ous  Spe ed Mode   The su pe r-sy n chr o no us s p ee d m ode i s  achi e ved  by  havi n g  t h e r o t o r m a gnet i c  fi el d r o t a t e  cou n t e clockwise. Figure 2 re present s  this  scenario. Howeve r, in orde r to repres en t th e co un ter  clo c kwise ro tat i o n  of  th e ro tor,  wh ich  is an alyticall y  eq u i v a len t  t o  in v e rting  th e directio n   o f  th ro t o r m a g n e tic  field    Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                        I S SN 2 088 -87 08  I J ECE Vo l. 5 ,  N o . 5 ,  O c tob e 20 15   :   929  –  9 38  93 2     Fig u r e   2 .  Su p e r - s ynchr ono us  o p e r a ting  m o de of   D F IG      The m achine is  operate d  in th e su per - sy nc h r on o u s m ode,  i . e.,  s ω m ω      1 .   If and   o n l y if its sp eed  is ex actly  s  – (- r ) =  s  +  r  >  0( and  2 .   Th ph ase sequ en ce in th ro tor ro tates in op po site   d i rectio n  to th at  o f  th e stator, i.e., n e g a tiv e ph ase  sequence ( r   < 0). T h i s  co ndi t i on t a kes pl ac e du ri n g  t h e con d i t i on  of  hi g h  wi n d  s p eeds .  The fol l owi n g   co nd itio ns n e ed  to  b e  satisfied  in  order to  ex tract  m a x i m u m p o w er fro m  th e wind  tu rb i n e and  to  reduce  mechanical stress:   3 .   Th ro t o r wi n d in g   d e liv ers  AC po wer to th e po wer  g r i d  thro ugh  th e VSCs.    4 .   Th e ro tor  p o wer is tran sm itte d  to   DC bu s cap acito r, wh ich  tend s to   raise th e DC  v o ltag e . Th g r i d  sid e   VSC redu ces/co n t ro ls th is  DC-lin k   v o ltag e  an d  ten d s to   k eep  it con s ta nt. Powe r is e x tracted  from   the  rot o r si de V S C  and del i v e r e d  t o  t h e gri d . Du ri n g  t h i s  op erat i ng m ode, t h e rot o r si de  VSC  o p erat es  as a  rectifier an d the g r i d  si d e   VSC o p e rates as  an  inv e rter Hen ce  p o wer is  deliv ered to  t h e g r i d   d i rectly by   the stator and via the VSCs  by the  rot o r.   5 .   Th r o t o r power  is indu ctiv   4. 2. Synchr on ous Speed   Mode  The sy nch r on o u s s p ee d m ode  i s  rep r ese n t e by  fi gu re  3.           Fi gu re 3.   Sy nc hr o n o u s o p erat i ng  m ode o f  D F IG       The m achine is  operate d  in th e sy nc hr on o u spee d m ode, i . e.  s   1 .   If and   o n l y if its sp eed  is ex actly  m  =  S  – 0  =  S  > 0, a n   2.  The phase sequence in th e roto r is th e sa m e  as th at o f  th stato r , bu t n o  ro tor  mm is p r o d u c ed  ( r  = 0 ) .   The following  cond itions are  necessa ry in order t o  ext r act  maxi m u m  power from  the wi nd t u rbine  unde th is cond itio n :     3 .   Th e ro tor si d e  co nv erter sh all p r ov id DC  ex citatio n   for the  rotor,  s o   that  the gene rat o r operates  as a  syn c hrono us mach in e. Th ro t o r sid e  VSC will n o t  p r ov id e an y k i nd   o f  AC curren t/p ower for th e ro t o win d in g.  He nc e the  rot o p o w e r is ze ro  (P r   = 0) .   Gene rat o r ca gene rat e  i n  b o t h  s u b a n d  su p e r sy nc h r o n o u s  m ode,  here  t h e s p ee d i s  t a k e n as  su pe r   synchronous speed, where the power can  be extracted from the stator as  we ll as ro to circu it. Th e mach in es  Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J ECE   I S SN 208 8-8 7 0 8       Performance  An alysis of Doubl Fed Indu ction  G e nerator Us ing Vector  Control Technique   (Aye Myat  Thin)   93 3 u s e two  b a ck  to  b a ck  con v e rt ers in  th e ro tor circu it. Th main  p u r po se o f  th e m ach in e sid e  co nv erter is to  co n t ro ls th e activ e an d   reactiv e power  b y  co n t ro lling  th d - q  co m p on en t s  o f   ro t o r cu rren t wh ile th e g r id -side  con v e r t e r i s  t o  cont r o l  t h e d c  l i nk vol t a ge  and e n s u res t h e ope rat i on at  uni t y  po we r fa ct or by  m a ki ng t h e   reactiv p o wer drawn   b y  th e syste m  fro m  th e u tility g r id  t o   zero.      5.   MODELLING OF DOUB LY FE D INDUCTION GE NERATOR  The d o u b l y  fe d i n d u ct i o n ge nerat o r has  bee n  use d  fo r va ri abl e  spee d dri v es. The st at or i s  con n ect ed   d i rectly to  th g r i d  and  th roto r is fed  b y  a  b i d i rectio n a l co nv erter th at is also  con n ected  to  th g r i d Using   vect o r  co nt rol   t echni q u es , t h e  bi di rect i o nal  con v e r t e r assu res ene r gy  ge n e rat i on at  n o m i nal  gri d  f r e q u e ncy .   The converter’s m a in aim   is to co m p ensa te for the  difference  betwee n  th e sp eed  of th e ro to r and  the  syn c hrono us sp eed with th e slip  con t ro Th e m a in  ch aracteristics  m a y  b e   su mm arize d  as fo llo ws:    i .  l i m i t e d opera t i ng s p ee d ra n g e  (- 3 0 % t o  +  2 0 %)     ii. Sm a ll scale powe r electronic conve r ter  (re duce d   powe r l o sses a n price )     iii. Co m p lete c o n t ro o f  activ e po wer and  reactiv e po wer exch ang e d   with  t h g r i d     a.  Need  fo r slip -ring s    b. Nee d  fo r ge arb o x   ( n orm a l l y   t h ree - st age  one   For a  DFIG a s sociated  with  a bac k -t o-back conve rter   on  t h e ro tor si d e  an d with th e stato r   d i rectly  co nn ected  t o  th e grid , an  SFOC (stator flux o r ien t ed  con t ro l) system   is u s ed  in   o r d e r t o   co n t ro l sep a rat e ly th active and  reac tive powe on t h e stator si de.        Fi gu re  4.  D o ub l y  fed i n d u ct i o n m achi n e b a s e wi n d  t u r b i n     6.   DY N A MI C SI MUL A TIO N  OF DFIG   IN  TERMS   OF  DQ WIN D I N GS   The dy nam i perform a nce of ac m achine  is som e what com p lex beca use the three  pha se rotor  wind ing s  m o v e  with  resp ect  to  th r ee phase  stator windings. Hence a thre e phase m achine can be re presented  with an equivalent two pha s m ach ine replacing the  va riables associa t ed  with  th e stato r  wind ing s  o f  a  m achi n e wi t h   vari a b l e s asso c i at ed wi t h  fi ct i ous  wi ndi ngs  r o t a t i ng  wi t h  t h e rot o r at  sy nc hr o n o u s s p ee d.  The   anal y s i s  can b e  sim p l i f i e d gr eat l y  by  t r ansf orm i ng t h e t h r ee phase st at o r  and  rot o r wi n d i n gs ( w i t h  an gul a r   displacem ent) to a fictious t w o phase stat or a n d ro tor. These fictious   two phase windi ngs  are  c a lled d-q  wi n d i n gs.T he  st at ors a n d  r o t o r a - b -  a nd c - p h ase  v o l t a ge  eq uat i ons  can  be t r a n s f o r m e d t o  t h d- q a x i s . It  i s   neede d  t o  c o ns ider t h e following t h re e facts  if th e m o d e o f  do ub ly fed  i n du ctio n g e n e rato r creat.Th e y are  1. Transfor m a ti on of 3 stationa ry to 2 stationary  axes  2. Transfor m a ti on of 2 stationa ry to 2 sy nchro nously  axes  3. Mathe m atic a l   m odel of doub ly   fed induction  generator    qs φ s ω d t ds d φ ds i s R ds V   (4 )       ds s ω dt qs d φ qs i s R qs V (5 )     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                        I S SN 2 088 -87 08  I J ECE Vo l. 5 ,  N o . 5 ,  O c tob e 20 15   :   929  –  9 38  93 4  qr φ r ω s ω d t dr d φ dr i r R dr V   (6 )      dr φ r ω s ω d t qr d φ qr i r R qr V   (7 )     The  stator flux can be  e x press e as:     dr i m L ds i s L ds φ   (8 )     qr i m L qs i s L qs φ   (9 )     The rot o flux can be  e x press e as     ds i m L dr i r L dr φ   (1 0)     qs i m L qr i r L qr φ   (1 1)     The active  and  reactive  powe r at the stator    qs i qs v ds i ds v s P   (1 2)     qs i ds V ds i qs V s Q   (1 3)     The active  and  reactive  powe r at the  rot o   qr i qr v dr i dr v r P   (1 4)     qr i dr V dr i qr V r Q   (1 5)     In t h e area  of  wi n d  ene r gy  p r od uct i o n, m a chi n es  of m e di um  and hi g h  p o w er w h i c h are m a i n l y  used.   Thus,  the  stator resistance was neglect ed .  B y  usi n g t h e  st at or fl ux  o r i e nt ed  pri n ci pl e, t h e st at o r  f l ux i s   ori e nt ed  o n  t h e  d - axi s ,  t h e n  t h e fl u x   q-a x i s  c o m pone nt     0 qs φ   (1 6)     s φ ds φ   (1 7)      Hence, the stat or voltage can be written as    0 ds V   (1 8)     ds ωφ s V qs V   (1 9)     qr i s L m L qs i   (2 0)     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J ECE   I S SN 208 8-8 7 0 8       Performance  An alysis of Doubl Fed Indu ction  G e nerator Us ing Vector  Control Technique   (Aye Myat  Thin)   93 5 qs i qs v ds i ds v 2 3 s P   (2 1)     qs i ds v ds i qs v 2 3 s Q (2 2)     qr i s L m L s v 2 3 s P   (2 3)     rq i s L m L s sV r P   (2 4)     rd i s L m L s sV r Q   (2 5)       7.   TECHNI C AL   D A TE  FO R GENER A TO R AN D CO N V ERTER   Do u b l y  fed i n duct i o n ge ne ra t o r nee d s t h e f o l l o wi ng  para m e t e r. They  are gene rat o dat a , con v e r t e r   dat a   an d ot h e r param e t e rs.      Tabl e 1. Param e t e rs  o f  ge nera t o r   N o m i nal Pow e 1.5 M W   L i ne to line voltage  575V   Fr equency  ( f)  50 H z   Stator Resistance( R s ) 0.023p u   Rotor Resistance(R r )  0.016p u   M a gnetizing I nductance ( L m )  2.9pu       Tabl e 2. Param e t e o f  gri d   M a x. Pow e 0.5pu   G r id- s ide coupling  inductor  ( L ,R)  0.3pu, 0.003 pu   N o m i nal D C  bus v o ltage  1150V   D C  bus capacitor  1000 0e- 6       Do u b l y -fe d i n duct i o n ge ne ra t o r al so has c o nt r o l  reg u l a t o gai n s ,  DC  bu s vol t a ge  reg u l a t o r gai n s an rot o side c u r r e n t re g u lator  gai n s.       8.   DETAILED  MODEL FOR DOUBLY  FED  IN DUC TION  GEN E RA TOR  A   1 . 5 M W   w i nd  f a r m  co nn ected  to  a 25 -kV   d i str i bu tio n syste m  ex po rts p o w e r  to   2 30- kV   g r i d   th ro ugh  a 30 km 2 5 k V  f e eder . 400 -kW  r e sistiv e lo ad  is co nn ected   on th e in du ction g e n e r a tor  (DFI G)  con s i s t i ng  of  a wo u nd  rot o r  i n d u ct i on  ge n e rat o r a n d an  AC / D C / AC  I G B T - b ase d  P W M  co nv ert e r .   W i n d   tu rb in es  u s e a  d oub ly-fed  indu ctio n g e n e rato r.    Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                        I S SN 2 088 -87 08  I J ECE Vo l. 5 ,  N o . 5 ,  O c tob e 20 15   :   929  –  9 38  93 6     Fi gu re 5.  W i nd   Farm   DFI G  D e t a i l e M odel       The st at o r  wi ndi ng i s  c o nn ect ed di rect l y  t o  t h 50  H z  gri d  w h i l e  t h e r o t o r i s  fe d at  va ri abl e   fre que ncy  t h r o ug h t h e AC / D C / AC  con v ert e r. The D F I G   tech no log y  allo ws ex trac t i n m a xim u m  energy  fr om   th e wind  for low wi n d  sp eed s  b y  o p tim izin g  th e tu rb in e speed wh ile m i n i m i z i n g  m ech an ical stresses on  th tu rb in du ri n g  gu sts  o f  wi n d . In  t h is m o d e l, th wind  speed  is m a in tain ed con s tan t  at 1 5 m /s.Th e  co n t ro l   sy st em  uses a t o r q ue co nt r o l l e r i n   or der t o  m a i n t a i n  t h e s p e e d at  1. 2 p u .  T h e react i v p o w er  pr o duce d   by  t h wind  turb in e is re gulated at 0Mvar.          Fi gu re  6.  Si m u l a t i on res u l t s   o f  rat e po we r,  react i v po we r ,  v o l t a ge a n d c u r r ent   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J ECE   I S SN 208 8-8 7 0 8       Performance  An alysis of Doubl Fed Indu ction  G e nerator Us ing Vector  Control Technique   (Aye Myat  Thin)   93 7     Fig u re  7 .  Sim u latio n  resu lts  of DC  bu vo ltag e , t u rb in e sp eed ,   vo ltag e  and curren t       9.   SIMULATION RESULTS OF 1 . 5 M WI N D  FA RM   CONN EC TED TO  GRID  In itially th e DFIG wi n d   firm p r odu ces activ e po wer of  1 . 5 M W   wh ich co rresp ond s t o  m a x i m u mechanical turbine  out put m i nus elect rical lo sses  g e n e rator.Wh en  th g r i d  vo ltag e  ch ang e s su dd en ly fro m  its  rated  v a l u e 5 7 5  th e stato r  curren t in creases an d  th e activ p o wer P su dd en ly o s cillates a n d  th en  it settl es to  its   rated val u e.T h e refere nce re active power i s  set at  0M var b u t  whe n  v o l t a ge d ecrease s  the reactive  powe su dd en ly in creases th en  it settles to  0 M v a r as p e r t h e con t ro l strateg y  m a d e  in  th ro t o sid e  con v erter.Th e dc  lin k  vo ltag e w is swet at 1 1 5 0 V   b y  th e g r i d  sid e  conv ert e r bu t at th e ti me o f  v o ltag e   sag  it  o s cillat e s an fin a lly settles  t o  its set v a lu an d  th e ro tor sp eed  is also  main tain ed  con s t a n t  to  its rated  wh ile th e wind sp eed  i s  kept  c onst a nt  at  1 5 m / s.The t u rbi n e s p e e d i s  1 . 2 p u  o f  gene rat o r sy n c hr o n o u s s p ee d.T h DC  v o l t a ge i s   regulated at 1150V and reacti v e powe r is ke pt at 0 Mvar.At t=0.03s,th e positive  sequence  voltage suddenly  d r op s to   0 . 5p u cau sing  an   oscillatio n  on  th DC bu s voltag e   and  o n   t h e DFIG ou tpu t   power.Du r i n th v o ltag e  sag  con t ro l system  tri e s to   regu late  DC vo ltag e  and   reactiv p o wer at th ei r set  po in ts.      10 .   CO NCL USI O N   The pe rf orm a nce anal y s i s  of a do ubl y - fed i n d u ct i o n ge ner a t o r d r i v e n  by  a wi nd t u r b i n e has bee n   descri bed .  I n  t h i s  pa per ,   dy n a m i c equat i o n  of  d o u b l y  fe d  i n d u ct i o n ge n e rat o r  has  bee n  s h o w n. Es pe ci al l y Gene rat e po wer ,  DC  v o l t a ge, wi nd s p e e d, pi t c h a ngl e and g r i d  si de v o l t a ges ar e i d ent i f i e d b y  usi n g   M A TLAB  si m u l a t i on m odel .  D u e t o  t h e a d vance s  i n   p o w e r el ect ro ni cs,   i t  adva nt age d  t o   use t h e  d o u b l y  fed   in du ctio n   g e n e rato r system   with  v a riab le sp eed  co nn ect ed to the electrical gr id  th ro ugh  an  AC-DC-AC   co nv er ter   f o r  i m p r o v i ng  t h ef f i cien cy  o f  th p o w e r conver s ion .  Th D F I G  is  ab le t o  pr ov id a con s i d er ab le  cont ri b u t i o n  t o  gri d   vol t a ge  s u p p o rt   du ri n g   sho r t  ci rc u it period s. C o nsidering  th resu lts it can  b e  said  th at   DFI G   pr o v ed  t o   be m o re rel i a bl e an d st a b l e  sy st em  wh en connected  to grid  si de  with th p r o p e r co nv ert e cont rol system s.Due to the a b ove  this c ont rol system ,t he result will give  the  optim al condition  for t h overal l   gene ration.  It is certain t h at the a dve rtence  technology  and   k now ledg e of  gr id  con n e cted   D F IG   w i nd  t u rb i n gene rat i n g sy st em  can be  g o t   fr om  t h i s  pape r .       ACKNOWLE DGE M ENTS  First of all, the au tho r  is  g r atefu l  to  ex press  h e r d e ep est g r atitud e   to  His  Ex cellen c y Dr Yan  Au ng  Oo ., P r ofess o r an Hea d   of  De part m e nt  of El ect ri ca l power Engi neeri n g, Mandalay Technological   U n i v er sity, fo r h i s en cou r ag emen t, con s tru c tiv e g u i d a n ce  an d   k i nd ly adv i ce th rou ghou t th p r ep ar at io n   o f   th is p a p e r.  The aut h or es pecially indebt ed  an d g r at ef u l  t o  super v i s or  Dr.  Nang Sa w Yuzana  Kyaing, lecturer,  Depa rt m e nt  of  El ect ri cal  E ngineering, Mandalay Technological  Uni v er sity, fo r h e r en co urag em en t, valu ab le  sup e r v i s i o n, s u gge st i ons , ki nd l y  perm i ssi on and  g u i d el i n du ri n g  t h e e n t i r e co ur se f o r t h e p r e p arat i o of t h i s   pape r.   And  t h e au t h or wou l d  lik e t o  co nv ey h e g r atitud e  to  all  p e rson who   were  d i rectly  o r  i n d i rectly  involve d  towa rds t h e s u ccess f ul com p letion  of this  pape r.  Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                        I S SN 2 088 -87 08  I J ECE Vo l. 5 ,  N o . 5 ,  O c tob e 20 15   :   929  –  9 38  93 8 REFERE NC ES   [1]   “DFI G Based Wind Power Conversion S y stem Connected To  Grid”  Internatio nal Journal of T echnical Resear ch  and Applications  Vol. 1, Issue 3 ( J uly - August 201 3)  [2]   Modelling  and  Control of  a DFIG-Based Wind Turbin e During a  Grid Voltage  Drop”  E T A S -                        Engineering, Technology  &   App lied  Science Res e arch , Vol.  1, No.5, 2011, 121-1 25  [3]   “Modelling and  Simulation of Doubly  Fe d Induction Gener a to r Coupled With Wind Turbine-An     Overview”  Journal of Engin eering, Co mputers &   Applied  Sciences  (JEC &AS), Vol 2, No.8, August 2013    [4]   Department of Meteorolog y  an d Hy dro l og y ,  “Assessment of  Solar Energ y   Potentials for M y anmar”, September   2009.  [5]   “Performance Analy s is of Doubly  Fe Induction Generator  in  Wind Ener g y   Conversion S y s t em”, ODISHA,   INDIA, June 20 11  [6]   “Performance of Control D y n a mic of Wind Tur b ine Ba sed on  Doubly  Fed Ind u ction  Gen e rato r under Differ e n t   Modes of Operation, A.A .   Mohammed, Electrical and elec tronic  engineering dep a rtment, un ivers i ty  of Benghazi,  Elm a rj,  L i b y a   [7]   Analy s is , Modelling and Con t ro l of  Doubly  Fed  Induction Gen e rator”, Divisi on  of Electric Power Engin eer ing,  Department o f  Energ y  and  Env i r onment, Chalmers  university  of Techno log y ,G otehor y   Swed en 2 005.  [8]   Vector Con t rol o f  a Doubly   Fed  I nduction  Gener a tor based  Wind  Turbine    [9]   Grid Connected  Doubly  Fed I nduction  Gener a tor B a sed Wind Turbin e und er Low Voltag e Rid e  Throug h ,   Departm e nt of  Elec tri c , E l e c troni c and I n fo rm ation En gineer ing,GUGLELMO MARCONIS ,  March  2014,Bologna,Italy  [10]   “A Vector Contr o lled of Doubly   Fed Induction G e nerator fo r a Variab le Speed Wind Turbin e Application , b y  D.J   Atkinson A.  akin and R .  Jones ,   1997  [11]   “Modelling, Con t rol and  Analy s is of  a Doubly  Fed Induction  Gen e rator B a sed  Wind Turbine S y stems with Voltag e   Regulation”      BIOGRAP HI ES OF  AUTH ORS       Ms. Ay e M y at  Thin. She was bor n on 19 t h  August 1984. She got the BE degr ee an d ME degree  in Electrical Power Engin eer ing  from Technolog ic al University  ( M andalay ) , M y anmar. And she  is  als o  working  as  an  as s i s t ant   lec t urer  at  Te ch nologic a l Univ e r s i t y  (M anda la y). Now, s h e  is  attending Ph.D d e gree in  Electr ical Power  in Ma n d alay  Technolog ical  University , M y anmar.  She  achieved  ICSE paper that  held  in  In y a r Lak e  h o tel  and In ternational pap e r fro m ICTAEECE  Conference that  held in Bangkok  during this  y ear Her main inter e st is in Renewable Energ y  and   Power Ele c tron i c s. Her  em ai l is   a y em yatth in.m tu ep@gm a il. com .             Nang Saw Yuzana K y aing,  Departme nt of Electrical Power Engi neering ,  Mandalay  Techno log y   Univers i t y ,  M a n d ala y ,  M y anm a r .  Em ail :  n a ns aw yuzana@gm ai l.co m       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.