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.   7 ,   No .   4 A u g u s t   201 7 ,   p p .   1 7 4 9 ~ 1 7 5 9   I SS N:  2 0 8 8 - 8708 DOI : 1 0 . 1 1 5 9 1 / i j ec e . v7 i 4 . p p 1 7 4 9 - 1759          1749       J o ur na l ho m ep a g e h ttp : //ia e s jo u r n a l.c o m/o n lin e/in d ex . p h p /I JE C E   dSPACE  I m ple menta tion  f o r   a   Fu zz y  Lo g ic Volta g Co ntrol  u sing   a   Self - Ex ci t ed Induc tion  G en erato a nd  a   Vo lt a g e Source  Inv erte r       Ra chid E l A kh rif ,   Ah m ed  A bb o u,  M o ha m e d B a ra ra ,   M o h a m e A kh er ra z,   Yo us s ef   M a j do ub   M o h a m m a d ia S c h o o l   o f   e n g in e e rs,  M o h a m m e d   V   U n iv e rsity ,   Ra b a t,   M o r o c c o         Art icle  I nfo     AB ST RAC T   A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   No v   9 ,   2 0 1 6   R ev i s ed   Ma y   1 ,   2 0 1 7   A cc ep ted   Ma y   1 5 ,   2 0 1 7       T h e   p re se n w o rk   d e sc rib e th e   a n a ly sis  o f   a   c o n tro sc h e m e   f o k e e p in g   th e   RM S   v o lt a g e   o u t p u t   c o n s ta n t,   t h e   sy st e m   is  su p p ly in g   b y   a   s e lf - e x c it e d   in d u c ti o n   g e n e ra to w it h   v a riab le  sp e e d   a n d   lo a d .   A   c o m p a riso n   is  e x a m in e d   b e tw e e n   si m u latio n   a n d   e x p e rime n t a re su lt u sin g   d S P A CE  b o a rd .   T h e   re su lt s   a re   p ro v id e d   to   v e rify   th e   e ff e c ti v e n e ss   o f   th is  a p p ro a c h   a n d   g iv e s   v e r y   h ig h   p e rf o r m a n c e .       K ey w o r d :   d SP A C E   I m p le m e n tatio n   Fu zz y   lo g ic  co n tr o l.   Stan d   alo n g en er ato r   T h r e e - p h ase  v o lta g s o u r ce   in v er ter   W in d   en er g y   Co p y rig h ©   2 0 1 7   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 :   R ac h id   E Ak h r i f ,     Dep ar te m en t o f   E lectr ical  E n g in ee r in g ,   Mo h a m m ad ia  Sc h o o l o f   en g in ee r s ,   Mo h a m m ed   Un iv er s it y ,   Av e n u I b n   Si n a,   R ab at  1 0 0 0 0 ,   Mo r o cc o .   E m ail: e la k h r i f @ g m a il       1.   I NT RO D UCT I O N   E n er g y   p r o d u ctio n   u s i n g   r en e w ab le  n at u r al  r eso u r ce s   s u c h   as  th e   w i n d   h a s   b ec a m e   an   o b lig atio n   i n   r ec en y ea r s   ac co u n th eir   p o s itiv e f f ec ts ,   esp ec iall y   i n   r em o te  ar ea s   w h er t h s el f - ex cited   i n d u ctio n   g en er ato r   ( SEI G)   is   th m o s u s ed [ 1 ] .   T h d if f ic u lt y   o f   t h u s o f   t h is   k i n d   o f   g e n er ato r   ar th r eg u lat io n   a n d   co n tr o o f   f r eq u en c y   a n d   v o ltag e,   a n d   also   th v er y   b ad   p o w er   f ac to r .     T h er is   s o m p ar a m eter s   th at  in f l u e n ce s   th v ar iatio n   a n d   th ch an g o f   m a g n it u d o f   v o ltag e   p r o d u ce d   b y   th g en er ato r   an d   th f r eq u e n c y   w h ic h   ar th e   r o to r   s p ee d ,   th ca p ac itan ce   o f   ex citat io n   an d   t h e   ch an g o f   lo ad   [ 2 ]   to   s o lv t h is   p r o b le m ,   Sev er al  s t u d ies  w er d ed icate d   [ 3 ]   b y   u s i n g   an   ad v a n ce d   p o w e r   elec tr o n ic  co n v er ter s ,   all  th e   v ar iab le  p ar a m eter s   ( v o lta g e   an d   f r eq u e n c y )   i n   t h o u tp u o f   th SEI ar co n v er ted   in to   co n s tan t v al u es .   T h is   co n f i g u r atio n   u s e s   d i f f e r en s o u r ce s   o f   d ir ec c u r r en t ,   w h ic h   is   co n s id er ed   an   ad v an tag e   f o r   ap p licatio n s   w ith   r en e w ab le  en er g y   s o u r ce s   s i n ce   it  allo w s   g en er ati n g   d if f er en v o lta g le v els  at  th o u tp u to   s u it  th u s e.   Ho w e v er   th i s   s ti l h as  li m i tatio n s   n a m el y   t h i m b a lan ce   o f   p o w er   b et w ee n   t h g e n er ato r   v er s u s   co n s u m p tio n .   T h d is ad v an ta g e   o f   T h r ee - p h ase  s o u r ce   i n v er ter   ( VSI )   is   th e   T HD  v o lta g ( T o tal  h ar m o n ic   d is to r tio n )   [ 4 ]   th is   v al u s h o u ld   n o t   g o   o v er   5   p er   ce n t,  a cc o r d in g   to   t h g u id elin e s   o f   th I E E E   S tan d ar d     5 19 - 1 9 9 2 .   Gen er all y ,   th er ar m an y   w a y s   to   g en er ate  v o ltag o u tp u w it h   lo w   d i s to r tio n .   a m o n g   t h ese   m et h o d s   ar m e n tio n ed   s er ies   an d   s h u n t   co m p e n s atio n   o r   h y b r id   s er ies ac ti v p o w er   f ilter s   w h ic h   ca n   b u s ed   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8708   I J E C E     Vo l.  7 ,   No .   4 A u g u s 2 0 1 7     1 7 4 9     1 7 5 9   1750   f o r   th e   ex cl u s io n   o f   h ar m o n ic s   w h en   n o n li n ea r   lo ad s   [ 5 ]   ar co u p led   to   VSI   [ 6 ] ,   [ 7 ] .   On   th o t h er   h an d ,   w e   ca n   u s t h o p ti m u m   f ix ed   L C   co m p en s a to r ,   w h ic h   is   co n s id er ed   to   r ed u ce   th ex p ec ted   v alu o f   th to tal   T HD,   w h ile  it i s   h i g h l y   p r ef er ab le  to   k ee p   s p ec if ic  v al u o f   th p o w er   f ac to r   ( P F)  [ 8 ] ,   [ 9 ]     An o th er   co n s tr ain is   ad d ed ,   it  is   th g r ea v ar iab ilit y   o f   w in d   s p ee d   in   th ca s o f   w i n d   p o w er   p lan an d   t h ch a n g o f   s o lar   r ad iatio n   in   t h ca s o f   p h o to v o ltaic  p lan t h i s   o b v io u s l y   a f f ec ts   t h q u a lit y   o f   th en er g y   w h ich   w il ca u s m aj o r   d is r u p tio n s   o n   th co n n ec ted   lo ad .   T h VSI   p r o p o s ed   m a y   b th s o lu t io n   to   g en er ate  elec tr icit y   o f   g o o d   q u alit y   d esp ite  th e s d is tu r b an ce s .   T h is   k i n d   o f   co n v er t er   h as  b ee n   m u c h   r ec en t in ter e s t in   r ec e n y ea r s   an d   th i s   is   esp ec iall y   d u to   t h lar g n u m b er   o f   it s   ad v an tag es in   p r ac tice.   T h r esear ch   t h at  p r ec ed ed   th i s   w o r k ,   d ea l s   w i th   m a n y   co n t r o tech n iq u es   f o r   g e n er atin g   t h o u tp u t   v o ltag w it h   g o o d   q u alit y   a n d   w it h o u d is to r tio n s ,   p u r el y   s in u s o id al  w a v ef o r m s .   First ,   in   [ 1 0 ]   class ical  p r o p o r tio n al - i n teg r al  ( P I )   co n tr o ller   w as  i n v esti g ated   a n d   s ec o n d l y   P I - d er iv ati v ( P I D)   co n tr o ller s   f o r   th e   s in g le - p h a s in v er ter   w as tr ea t ed   in   [ 1 1 ] .   I n   t h is   co n te x t,  t h p r ese n t   wo r k   co n ce r n s   a   s ta n d - alo n s y s te m   b ased   o n   v o ltag e   s o u r ce   in v er ter   an d   f ee d in g   b y   SEI t h en   we  p r esen t a   ex p er i m e n tal  s tu d y   o f   th s y s te m   p er f o r m a n ce .   T h th r ee   p h ase  f u l b r id g d io d r ec tif ier   is   f ee d i n g   b y   t h v o ltag o u tp u o f   th SEI an d   co n v er ts   th alter n ati v p o w er   to   v a r iab le  DC   v o lta g e.   T h ef f ec t   o f   th w in d   i s   r ep r esen ted   b y   t h p r i m m o v er   w h ic h   also   lead s   to   v ar iab l R MS  o u tp u v o lta g o f   t h e   in v er ter . T h o b j ec tiv is   to   r eg u late  t h o u tp u v o ltag b y   u s i n g   t h clo s ed - l o o p   c o n tr o s ch e m t h at  w h y   f u zz y   lo g ic  ( F L )   P I   c o n tr o ller   is   co n s id er ed   to   o b tain   th e   ap p r o p r iate  m o d u l a tio n   i n d ex   ( m i)   u s ed   i n   s i n u s o i d al  p u ls e - w id t h   m o d u latio n   ( S P W M) ,   an d   f in all y   w cr ea te  th d if f er e n p er m u tatio n   w h ic h   ca n   ta k th VSI .   T h o u tp u o f   th s y s te m   co n tai n s   lo o f   d is to r tio n s   an d   th T HD  is   v er y   h ai g h .   So ,   w co n n ec p ass iv f il ter   b ef o r tr an s f er r in g   p o w er   to   th   lo ad s   [ 1 2 ] .   T h o u tlin o f   th i s   p ap er   is   d o n as  th f o llo w i n g in   f ir s s ec tio n   w talk   ab o u t h s y s te m   co n f i g u r atio n   a n d   w p r o p o s th F L   P I   r eg u la to r   u s ed   with   t h SP W s w itc h i n g   s ch e m e.   I n   t h s ec o n d   s ec tio n ,   th s i m u la tio n ,   th ex p er im e n tal  r es u lts   a n d   th co r r esp o n d in g   a n al y s is   ar p r esen ted .   Fin all y ,   in   th e   last   s ec tio n   w en d   u p   t h is   p ap er   w it h   co n cl u s io n .       2.   SYST E M   CO NF I G URA T I O N   I n   th i s   s ec tio n   w p r ese n t h s tan d - alo n g e n er ato r ,   w h ic h   is   d es ig n ed   f o r   f ee d in g   t h r ee   p h ase   lo ad ,   Fig u r 1   s h o w s   s ch e m a tic  o f   o u r   s y s te m .   T h p ar g r ap h es  b elo w   d is c u s s   m at h e m at ical  eq u atio n s   t h a m o d el  th e   co m p o n e n ts   o f   t h s y s te m   co n s id er ed   n a m el y   t h SEI G,   AC /D C   co n v er ter ,   th VSI   an d   L C   f ilter .           Fig u r 1 C o n f ig u r atio n   o f   th p r o p o s ed   s y s te m       2 . 1 .   SE I G   M a t he m a t ica M o del       P r ac tically   w co n s id er   th d y n a m ic  m o d el  o f   th SEI G.   I ca n   b ca lcu lated   f r o m   t h e   class ical   m o d el   b y   m o d i f y in g   th e   co n v en tio n al   d y n a m ic  eq u atio n s   o f   an   A C   m ac h in e,   th is   is   p r ese n ted   i n   t h e   w o r k s   o f   M.   B as ic  [ 1 3 ] .   T h class ic  d y n a m ic  m o d el  SEI e x p r ess e d   in   th e   L ap lace   d o m a in   a n d   s u itab le  f o r   u s i n     MA T L A B   Si m u li n k   is   d e s cr ib ed   in   th s tatio n ar y   r e f er en ce   f r a m b y   t h f o llo w in g   1   d if f er e n tial  Or d er :     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J E C E     I SS N:   2088 - 8708       d S P A C E   I mp leme n ta tio n   fo r   a   F u z z Lo g ic  V o lta g C o n tr o u s in g   a   S elf - E xc ited   ….   ( R a ch id   E l A kh r if )   1751   ) ( 1 2 r m s r r r m r r r m s s r s r m r s s K L u L i R L i L L i R L i L L L si   ) ( 1 2 r m s r r r r m r r m s r m s s r r s s K L u L i L L i R L i L i R L L L si         ( 1 )   ) ( 1 r s s m r r s r r r s s m r s s s m r s r K L u L i R L i L L i L L i R L L L si   ) ( 1 r s s m r r r s r r s s m r s s s m r s r K L u L i L L i R L i L L i R L L L si     w h er e:   a.   s u   an d   s u   ar th α - a x i s   an d   β - a x is   co m p o n e n t o f   th s tato r   p h ase  v o ltag s p ac e - v ec to r ;   b.   s i   an d   s i   ar th α - a x i s   an d   β - a x is   co m p o n e n t o f   th s tato r   p h ase  cu r r en t sp ac e - v ec to r ;   c.   r i   an d   r i   ar th α - a x i s   an d   β - a x is   co m p o n e n t o f   th r o to r   p h ase  cu r r en t sp ac e - v ec to r ;   d.   s R   an d   r R   ar th s tato r   an d   r o to r   r e s is ta n ce ,   r esp ec tiv el y ;   e.   s L r L   an d   m L   ar th s tato r   in d u c tan ce ,   th r o to r   in d u c tan ce   an d   th m a g n etiz in g   i n d u cta n ce ,   r esp ec tiv el y ;   f.   r   is   th r o to r   an g u lar   s p ee d ;   g.     is   th to tal  lea k ag f ac to r ;   h.   r K   an d   r K   ar th α - ax i s   an d   β - ax i s   co m p o n en o f   th v o lta g in itiall y   i n d u ce d   d u to   th r esi d u al  r o to r   f lu x   li n k ag e.       s r r r + - R i s i s u m i r i s R s L r L r R m L C R S     Fig u r 2 T h E q u iv alen S c h e m atic  o f   t h SEI G       T h eq u atio n   th at  d escr ib th e   v o ltag i n   th D C   li n k   is :     0 0 1 dc dc t dc u dt i C u             ( 2 )     Fig u r e   2   s h o w s   t h co n v en tio n al  SEI eq u iv ale n t c ir c u it  d es cr ib ed   b y   ( 1 ) .     An   ex p er i m e n tal  te s o f   th m ac h in o b j ec o f   th s tu d y   w a s   h as  g iv e n   m a g n etiza tio n   cu r v w h ich   r ep r esen ts   T h v ar iat io n   o f   m a g n et izin g   i n d u c tan ce   ( L m )   i n   f u n cti o n   o f   p h a s v o ltag f o r   in d u ctio n     m ac h in e   [ 1 4 ].     2 . 2 .   T hree   P ha s AC / DC   C o nv er t er   A   r ec ti f ier   is   an   elec tr ical  m a ch in t h at  tr an s f er s   A C   c u r r en t,  w h ic h   h a s   s i n u s o id al  w a v ef o r m s ,   to   DC   c u r r en t,  w h ic h   f lo w s   i n   o n l y   o n e   d ir ec t io n .   T h cir c u it  is   co m p o s ed   o f   6   d io d es:  a   g r o u p   o f   t h r ee   i n   th e   to p   an d   g r o u p   o f   th r ee   in   t h e   b o tto m   as  s h o w n   in   Fig u r 3 .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8708   I J E C E     Vo l.  7 ,   No .   4 A u g u s 2 0 1 7     1 7 4 9     1 7 5 9   1752     Fig u r 3 .   T h r ee - p h ase  A C / DC   co n v er ter       2 . 3 .   T hree - ph a s S o urce   V o lt a g I nv er t er   p o w er   in v er ter ,   is   a n   elec tr o n ic  d ev ice  t h at  co n v er ts   D C   cu r r en t   to AC   cu r r en t T h VSI   h as  t h r ee - s w itc h in g   s tate s   as   d escr ib ed   in   T ab le  1 ,   o b tain ed   b y   d i f f er en p er m u tat io n s   o f   th e   s i x   s w itc h e s   Sa,   Sb ,   Sc,   Sa' ,   Sb '   a n d   Sc' .   Fo r   s u p p l y in g   th p o w er   to   th lo ad s .   W e   u s th r ee   v o ltag s o u r ce   in v er ter   w h ic h   is   r ep r esen ted   in   th Fi g u r 4 ,   I is   u s ed   to   g en er ate  an d   k ee p   th alter n atin g     o u tp u v o lta g at  f ix ed   v al u e   ( 2 2 0   Vr m s )   ,   w it h   5 0   Hz  f r eq u en c y   an d   w it h   d if f er en t s   t y p es   o f   lo ad s   i n   i s o la ted   p o w er   g en er atio n   s y s te m s .   W n o te  th at   t h e   o u tp u ts   ( v o ltag a n d   cu r r en t)   d ep en d s   o n   th s c h e m o f   t h co n tr o p er m u tatio n s   s ta te  o u t p u ts .         Fig u r 4 .   T h r ee - p h ase  DC / AC   in v er ter       T ab le  1 .   T h s w itc h i n g   s tates o f   th e   i n v er ter                       3.   P RO P O SE SCH E M E   O F   CO NT RO L :   P I   R E G U L AT O R   CO NNEC T E WI T H   T H E   SPWM   P E RM UT AT I O N   T h m ai n   o f   th i s   s ec tio n   is   to   d ef in th s c h e m o f   co n tr o l   em p lo y ed   in   t h th r ee - p h ase  in v er ter   in   th s ta n d - alo n p o w er   g e n er atio n   s y s te m ,   s o   w u s F u z z y   lo g ic  P r o p o r tio n al - I n te g r al  r eg u l ato r   w ic h   co n tr o ls   SP W s w itc h in g .   T h Fig u r 4   r ep r ese n t s   t h p r o p o s ed   co n f i g u r at io n   to   r e g u late  a n d   k ee p   t h e   o u tp u t v o lta g at  2 2 0   Vr m s   i n   d if f er e n t u s es ( ch a n g o f   lo ad s )   w it h   5 0   Hz  co n s tan f r eq u e n c y ,   [ 1 5 ].   Fig u r 5   illu s tr ates  t h Si m u l in k   m o d el  o f   t h p r o p o s ed   c o n tr o ller .   I t' s   co m p o s ed   f r o m   3 - lev el   P W in v er t er   w it h   s in u s o id al  m o d u latio n ,   th e n   w co m p ar th co n tr o s ig n al  at  d esire d   o u tp u f r eq u en c y   w it h   m u l tile v el  tr ian g u lar   w av ef o r m s   [ 1 6 - 17 ].   I n   th is   s t u d y ,   w d e v elo p tw o   d i f f er e n t - t y p f u zz y   lo g ic   v o lta g co n tr o ller Ma m d an i - t y p a n d   Su g en o .   B o th   o f   t h e m   h a v t h s a m n u m b er   o f   i n p u ts   ( th er r o r   ( E )   an d   ch an g o f   er r o r   ( d E ) ) ,   o u tp u s   a n d   f u zz y   r u le s .   S a     S b     S c     S a '   S b '   S c '   U a b   U b c   U c a   1   0   1   0   1   0   0   0   0   0   1   0   1   1   0   0   - U d c   U d c   1   0   0   1   1   0   U d c   - U d c   0   0   1   1   0   1   0   - U d c   0   U d c   1   0   1   0   0   1   0   U d c   - U d c   0   1   0   1   0   1   0   0   0   1   0   0   1   0   1   U d c   0   - U d c   0   1   1   0   0   1   - U d c   U d c   0     powe r inve rt e r bloc k   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J E C E     I SS N:   2088 - 8708       d S P A C E   I mp leme n ta tio n   fo r   a   F u z z Lo g ic  V o lta g C o n tr o u s in g   a   S elf - E xc ited   ….   ( R a ch id   E l A kh r if )   1753       Fig u r 5 .   P r o p o s ed   s ch e m o f   co n tr o l: P I   co n tr o ller   c o n n ec te d   w it h   SP W M       I n   T ab le  2   w g iv t h f u zz y   r u les  b ase s   o f   t h S u g e n o - T y p e   FL   co n tr o ller   an d   w u s th f o llo w in g   f u zz y   s et s :   ZR   ze r o ,   PS   p o s iti v s m a ll,  PM   p o s itiv m ed i u m   a n d   PL   p o s itiv lar g e,   NL   n eg at iv lar g e,   NM   n eg at iv e   m ed iu m ,   NS   n eg at iv s m all.   Fo r   ex a m p le,   ac co r d in g   to   t h co m b in atio n s   o f   T ab le  1   th at   th e   f ir s t   r u le  is : I F   E   is   NM   an d   dE   is   NM   th en   du   i s   NL .   T h lin g u is tic  r u le s   ar in   th f o r m   o f   IF - T H E N   r u les  a n d   tak f o r m IF   ( E   i s   A   a n d   dE   is   B T H E N   ( du   is   C ) ,   w h er A B C   ar f u zz y   s u b s ets   f o r   th u n iv er s o f   d is co u r s o f   th er r o r ,   ch a n g o f   er r o r   an d   ch a n g o f   t h e   o u tp u t.  Fo r   e x a m p le,   B   ca n   s ig n i f y   t h s u b s et   P O SI T I VE   L AR G E   o f   th c h an g o f   er r o r   etc.       T ab le  2 .   Fu zz y   R u les B ases         4.   P E RF O RM ANCE AN AL YS I S O F   T H E   S I M UL AT I O RE SU L T   T o   test   th s u cc e s s   o f   t h p r o p o s ed   s tu d y ,   t h e   s tan d   a lo n g e n er atio n   s y s te m   i s   e x p er ien ce d   w h e n   t h d if f er e n t k in d   o f   co n s tr ain t: th v ar iatio n   i n   th w i n d   s p ee d ; a n d   s tep   ch a n g i n   t h lo ad .   T h ap p en d ix   g iv e s   d if f er en t c o n d itio n s   ta k e n   in   t h s i m u lati o n .     4 . 1 .   Re s po ns o f   t h Sy s e m   u nd e t he  Va ria t io n o f   t he  Wind   S peed     T o   s tar ex citati o n   w u s ca p ac ito r s   b an k   o f   5 0 μ F,  W ca r r ied   o u th s i m u la ti o n s   o f   t h e   f o llo w in g   o p er atin g   r eg i m e:  we  ch an g t h e   w i n d   s p ee d   r esp ec tiv el y   f r o m   1 0 0 0   r p m ,   1 1 0 0   r p m   an d   1 2 0 0   r p m   at  0 ,   5 s   an d   8   s ,   Fi g u r e   6 ,   s h o w   th e   o u tp u v ar ia tio n   o f   t h R MS  v o lta g e,   a s   w ca n   s ee   t h ter m in a v o ltag e   w er n o tab l y   m a in ta in ed   co n s t an t a t 2 2 0   Vr m s ,   d esp ite  th c h an g i n   r o to r   s p ee d   o f   th SEI G.     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8708   I J E C E     Vo l.  7 ,   No .   4 A u g u s 2 0 1 7     1 7 4 9     1 7 5 9   1754     Fig u r 6 O u tp u v o ltag ( Vr m s )   u n d er   r o t o r   s p ee d   ch an g e     4 . 2 .   R esp o ns o f   t he  Sy s e m   u nd e t he  V a ria t io o f   t he  L oad   T h r esu lt o b tai n ed   f r o m   r u n n in g   s i m u latio n   ar s h o w n   i n   Fi g u r 7 ,   t h p er f o r m a n ce   o f   th e   s y s te m   i s   test ed   u n d er   lo a d   v ar iatio n   ( r esis ti v lo ad )   w i th   r o to r   s p e ed   v ar iatio n   o f   1 2 0 0   r p m .   T h en   w k ee p   th lo ad   at  co n s ta n t v al u a n d   w c h an g th s et.   As  w ca n   s ee   t h o u tp u v o lt ag w h ile  th e   v ar iatio n   o f   t h r esis ti v lo ad   d u r i n g   t h ti m f r o m   0   s   to   1 0   s .   T h s im u latio n   r esu lt s   s h o w   t h at  th o u tp u v o lta g r ea ch   s tead y   s tate  a f ter   5   s   o n w ar d s .   I n itial l y ,   th e   r es is ti v lo ad   o f   5 0 0   W   is   co n n ec ted   to   th in v er ter .   T h is   lo ad   is   th en   ch a n g ed   to   1   KW   at  8   s .   So   w ca n   co n f ir m   t h at  t h p r o p o s ed   co n tr o ller   is   w o r k in g   ad eq u atel y   to   k ee p   t h s y s te m   o u tp u v o ltag m ag n it u d at   2 2 0   Vr m s   w i t h   m i n i m a l o n d u l atio n s .         Fig u r 7 .   O u tp u v o ltag ( Vr m s )   u n d er   lo ad   ch an g f r o m   5 0 0   W   to   1   KW       4 . 3 .   S et   Cha ng un der  L o a d C o n ditio n   I n   th is   te s w k ee p   th lo ad   at  5 0 0   W ,   th en   w ch a n g t h r ef er en ce   v a lu o f   Vr m s   at  1 1 0   V,   2 2 0   V,   1 4 0   an d   9 0   V.   Fig u r 8   s h o w s   t h o u tp u v o l tag ( Vr m s )   w h e n   th s e t c h a n g e   Ag ai n   w co n f ir m   t h at  t h p r o p o s ed   P I   c o n tr o ller   s h o w s   i ts   s tr en g th   to   co n tr o th e   m a g n it u d o f   t h e   o u tp u t v o lta g o f   s tan d alo n g en er ato r   to   th d esire d   v alu i n   th r i g h t c o n d itio n s   o f   r ap id it y   an d   ac cu r ac y .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J E C E     I SS N:   2088 - 8708       d S P A C E   I mp leme n ta tio n   fo r   a   F u z z Lo g ic  V o lta g C o n tr o u s in g   a   S elf - E xc ited   ….   ( R a ch id   E l A kh r if )   1755     Fig u r 8 .   T h o u tp u t v o l tag ( Vr m s )   w h en   t h s et  c h a n g e       5.   E XP E R I M E NT A L   RE SUL T S   I n   o r d er   to   test   th r esu lt s   ac h i ev ed   in   t h p r ev io n s   s ec tio n   d SP A C E   b o ar d   w it h   T MS3 2 0 F2 4 0   DSP   is   u s ed   ( Fig u r 9 ) .   T h d SP A C E   w o r k s   o n   Ma tlab / Si m u l in k   p latf o r m .     T o   v ie w   t h s i g n a ls ,   w u s C o n tr o Dis s o f t w ar ass o ci ated   to   d S P A C E   ca r d .   T h p r o to co th at   p r o v id es c o m m u n icatio n   b et wee n   th co m p u ter   an d   t h ca r d   is   m o d el  DS1 1 0 4 .   Si m u li n k   Ma tlab   d ev elo p ed   a n d   ac tiv ated   b y   GUI   C o n tr o lDesk .   T h is   s o f t w ar allo w s   u s   to   s ee   th e   d if f er e n t v ar iab le s   o f   th s y s te m   to   b co n tr o lled   in   r ea l ti m e .   I s h o u ld   b n o ted   th at  th C o n tr o lDesk ,   o f f er s   t h p o s s ib ilit y   to   s av t h v ar iab les  o f   t h s y s te m   . m at  f o r m ats,  allo w i n g   u s   to   d o   p o s t p r o ce s s in g   o n   t h ese  v ar iab les.   T h in d u ctio n   g e n er ato r   u s ed   in   t h i s   ex p er i m en tal  i n v e s ti g atio n   is   t h r ee   p h ase s ,   3 KW ,   4   p o les  s q u ir r el  ca g e,   7 . 2 A /1 2 . 5 A ,   2 2 0 V/3 8 0 V,   5 0 HZ   an d   1 4 0 0 r p m .     A   D C   m o to r   is   u s ed   to   d r iv th SEI G.   I ts   ch ar ac ter is tics   ar e:  3 KW ,   1 2 0 V,   2 5 A   an d   1 5 0 0 r p m .     I n   ad d itio n ,   all  o f   th m ea s u r ed   q u an titi e s   ( cu r r en an d   v o l tag e)   w er co llected   u s in g   L E s en s o r s   ( L E HX1 5 - P ,   L E L V2 5 - P ) ,   an d   b o th   o f   th e m   ar th e n   tr an s f o r m ed   to   b v o ltag r a n g in g   f r o m   0   to   ± 1 0   v o lts   w h ic h   w ill b th i n p u t o f   A /D  r esp ec ti v el y .     T h SEI ex p er im e n tal  s et u p   is   p r esen ted   in   Fig u r 1 0 :             Fig u r 9 .   T h ex p er im e n tal  te s t setu p       Fig u r 1 0 .   P h o to g r ap h   o f   th ex p er i m e n tal  s etu p       5 . 1 .   E f f ec t   o f   t he  w ind   S peed    I n   o r d er   to   v er if y   t h ef f ec o f   th w i n d   w ap p ly   t h r o to r   s p ee d   s u ch   as  ill u s tr ated   in   Fig u r 1 1 .   T h F ig u r es  1 2 - 1 4   s h o w s   t h e   o b tain ed   r esu l ts ,   i ca n   b o b s er v ed   th at   th e   p r o p o s ed   Fu zz y   lo g ic   ( F L )   P I   co n tr o ller   m ai n tai n   th e   Vr m s   at  1 1 0   Vr m s   a n d   t h o u tp u v o ltag a n d   cu r r en w av e f o r m s   c h an g ac co r d in g   to   th s p ee d   p r o f ile .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8708   I J E C E     Vo l.  7 ,   No .   4 A u g u s 2 0 1 7     1 7 4 9     1 7 5 9   1756       Fig u r 1 1 .   T h s p ee d   o f   r o to r   v ar iatio n     Fig u r 1 2 .   T h R MS  v a lu o f   th o u tp u t v o lta g e           Fig u r 1 3 .   T h g en er ated   v o lt ag o f   SEI G   Fig u r 14.   T h g en er ated   cu r r en t o f   SEI G       5 . 2 .   S t ep  Cha ng in t he  S et   T h in d u ctio n   g en e r ato r   r o ta tes  at  a   1 1 5 0 r p m   ( Fi g u r e   1 5 ) ,   th en   w c h an g r e f er en ce   o f   Vr m s   ac co r d in g   to   th f o llo w i n g   v al u es: 8 0   an d   1 1 0   at  0   s   an d   1 0 .   T h F ig u r 1 6   s h o w s   t h m e asu r ed   Vr m s   i n   t h o u tp u o f   th V SI  an d   i n   F i g u r es   1 7   an d   1 8   w e   obs er v th e   g en er ated   v o lta g e   an d   c u r r en t ,   a s   w ca n   s ee   t h Vr m s   s ig n al   f o llo w s   t h s et   an d   t h p r ese n ted   co n tr o l g iv e s   th b es t r esu l ts   i n   ter m s   o f   s p ee d   an d   ac cu r ac y .           Fig u r 1 5 .   T h s p ee d   o f   r o to r   v ar iatio n     Fig u r 1 6 .   T h o u tp u t v o lta g u n d er   ch a n g o f   th s et   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J E C E     I SS N:   2088 - 8708       d S P A C E   I mp leme n ta tio n   fo r   a   F u z z Lo g ic  V o lta g C o n tr o u s in g   a   S elf - E xc ited   ….   ( R a ch id   E l A kh r if )   1757       Fig u r 1 7 .   T h g en er ated   Vo lt ag o f   SEI G     Fig u r 1 8 .   T h g en er ated   cu r r en t o f   SEI G         5 . 3 .   E f f ec t   o f   t he  L o a d C ha ng e   T o   v er if y   th e   e f f ec t   o f   lo ad   v a r iatio n   o n   t h p r o p o s ed   co n tr o l,  w ad o p t f u n ctio n in g   n o   lo a d   an d   t h e n   ap p ly i n g   r e s is t iv e   lo ad   5 0 0   W   at  3   s .   As  ca n   b s ee n ,   t h e   o u tp u t   v o ltag e   d ec r ea s es  ( Fi g u r 19 - 2 1 )   an d   t h e   o u tp u c u r r en o f   th e   lo ad   w h e n     t h v a lu o f   lo ad   in cr ea s e s ,   w h ile  t h Vr m s   s a v ed   at  f ix ed   v alu o f   ar o u n d   2 2 0   r eg ar d less   o f   p er tu r b atio n   o f   s o u r ce   an d   ap p licatio n   o f   lo ad s .           Fig u r 1 9 .   T h Vr m s   o u tp u t v o ltag   d u r in g   lo ad   v ar iatio n   Fig u r 2 0 .   T h g en er ated   Vo lt ag o f   SEI d u r i n g   lo ad   v ar iatio n         Fig u r 2 1 .   T h g en er ated   cu r r en o f   SEI d u r i n g   lo ad   v ar iatio n       6.   CO NCLU SI O   I n   T h is   s tu d y   w ar in v e s ti g ati n g   th r ee - p h ase  s y s te m   p o w er ed   b y   th r ee - p h ase  v o lta g in v er ter   w h ic h   u s es   as  a n   e n er g y   s o u r ce   as y n ch r o n o u s   g e n er ato r   r u n n i n g   i n   s ta n d alo n e   m o d e,   t h co n tr o s y s te m   p r o p o s ed   is   b ased   o n   a   s i m p le  P I   co n tr o ller .   I n   th i s   i s s u e ,   w e   ev al u ated   t h p er f o r m a n ce   o f   th e   v o lta g Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8708   I J E C E     Vo l.  7 ,   No .   4 A u g u s 2 0 1 7     1 7 4 9     1 7 5 9   1758   r eg u lat io n   s y s te m   u n d er   s ev e r al  co n s tr ain ts ,   s o   w a n al y s th e f f ec o f   t h v ar iatio n   o f   th w in d   s p ee d   r ep r esen ted   h er b y   t h e   c h a n g o f   t h r o to r   s p ee d   an d   also   t h e f f ec t   o f   t h v ar iatio n   th e   AC   lo ad .   T h g r ap h s   o b tain ed   in   t h s i m u latio n   co n f ir m s   t h at  th e   co n tr o ller   s h o w s   it s   r o b u s tn e s s   an d   s tr en g h ch ar ac ter is tics   in   k ee p in g   t h e   o u tp u v o ltag e   a th e   d esire d   v alu e   to   f ee d   t h e   p o w er   f o r   v ar iet y   o f   lo ad s .   T h d SP AC E   ex p er i m e n tal  r es u lt s   w as  p r es en ted   to   co n f ir m   t h s i m u lati o n   r esu lt s   o b tain ed   ab o v e.   O u r   n e x s t u d y   is   to   co m p ar th p r o p o s ed   co n tr o ller   p er f o r m a n ce   w it h   f u zz y   lo g ic  co n tr o ller   u n d er   th s a m e x p er i m e n ta l   co n d itio n s .       RE F E R E NC E S   [1 ]   O m id   A la v i ,   Be h z a d   V a tan d o u st ,   Eco n o m ic  S e lec ti o n   o f   G e n e r a to rs  f o a   W in d   F a r m ,   In d o n e sia n   J o u r n a o f   El e c trica En g in e e rin g   a n d   In f o r ma ti c s ( IJ EE I) ,   v o l.   3 ,   n o .   3 ,   S e p t e m b e 2 0 1 5 ,   p p .   1 2 1 - 1 2 8 .   [2 ]   A .   Ne sb a ,   R.   Ib ti o u e n ,   S .   M e k h t o u b ,   O.  T o u h a m i,   N.  T a k o ra b e t,   Re c ti f ied   S e l f - Ex c it e d   In d u c ti o n   G e n e ra to a Re g u late d   DC  P o w e S u p p ly   f o r   H y b rid   Re n e w a b le  En e rg y   S y st e m s” ,   W S EA S   T ra n s.  o n   Circ u it a n d   S y ste ms   v o l.   4 ,   n o .   1 1 ,   No v e m b e 2 0 0 5 ,   p p .   1 4 5 7 1 4 6 3 .   [3 ]   M .   S a sik u m a r,   R.   M a d h u su d h a n a n ,   S .   Ch e n t h u r P a n d ian ,   M o d e li n g   a n d   A n a l y sis   o f   C a sc a d e d   V S f o W in d   Driv e n   Iso late d   S q u irrel  Ca g e   I n d u c t io n   G e n e ra to rs” ,   IEE Re c e n A d v a n c e   in   S p a c e   T e c h n o lo g y   a n d   c li m a te   Ch a n e ,   p p .   4 2 4 - 4 2 9 ,   2 0 1 0 .   [4 ]   J.  Dix o n ,   L .   M o ra n ,   M u l ti lev e In v e rte r,  b a se d   o n   M u l ti - sta g e   Co n n e c ti o n   o T h re e - lev e Co n v e rte rs   S c a led   in   Po we r o T h re e ,   IE EE   2 8 t h   A n n u a Co n f e re n c e   o f   th e   In d u strial  E lec tro n ics   S o c iety ,   p p .   8 8 6 - 8 9 1 ,   2 0 0 2 .   [5 ]   A sh w a n Ku m a S h a rm a ,   S tu d y   o f   W in d   T u rb in e   b a se d   S EIG   u n d e Ba lan c e d /Un b a lan c e d   L o a d a n d   Ex c it a ti o n ,   In ter n a t io n a J o u rn a o E lec trica a n d   C o mp u ter   En g in e e rin g   ( IJ ECE ) v ol .   2 ,   n o .   3 ,   2 0 1 2   p a g e s 3 5 3 - 3 7 0 .   [6 ]   A .   V a rsc h a v s k y ,   J.  Dix o n ,   M .   R o tella,  L .   M o ra n Ca sc a d e d   Ni n e - lev e In v e rte fo Hy b rid - se rie s   Active   Po we r   Fi lt e r,  u si n g   I n d u stria C o n tro l ler ,   IEE E   T ra n sa c ti o n s o n   In d u str ial  El e c tro n ics ,   v o l.   5 7 ,   p p .   2 7 6 1 - 2 7 6 7 ,   2 0 1 0 .   [7 ]   F . P .   Zen g ,   G . H.  T a n ,   J.Z .   W a n g ,   Y.C.   Ji ,   No v e S in g le - P h a se - F i v e - L e v e V o lt a g e - S o u rc e   In v e rter  f o th e   S h u n t   A c ti v e   P o w e F il ter” ,   IET   Po we El e c tro n ics , v o l.   3 ,   p p .   4 8 0 - 4 8 9 ,   2 0 1 0 .   [8 ]   X . Q.  G u o ,   W . Y.  W u ,   H.R.   G u ,   M o d e li n g   a n d   S im u latio n   o f   Di re c Ou tp u Cu rre n Co n tro f o L C L - In terf a c e d   G rid - Co n n e c ted   I n v e rters   w it h   P a ra ll e P a ss iv e   D a m p in g ,   S imu la t io n   M o d e ll i n g   Pra c ti c e   a n d   T h e o ry ,   v o l.   1 8 ,   p p .   946 - 9 5 6 ,   2 0 1 0 .   [9 ]   A . F .   Zo b a a ,   Vo lt a g e   Ha rm o n ic  Re d u c ti o n   f o Ra n d o m l y   T i m e - V a r y in g   S o u rc e   Ch a ra c teristics   a n d   V o l tag e   H a r m o n ics ,   IEE T r a n sa c ti o n o n   P o we r De li v e ry , v o l.   2 1 ,   p p .   8 1 6 - 8 2 2 ,   2 0 0 6 .   [1 0 ]   O.O.  M e n g i,   I. H.  A lt a s ,   F u z z y   Lo g ic  Co n tro f o a   W in d /Batter y   Re n e wa b le  En e rg y   P ro d u c ti o n   S y ste m ,   T u rk ish   J o u rn a o El e c trica En g in e e rin g   &   Co mp u ter   S c ien c e s , v o l.   2 0 ,   p p .   1 8 7 - 2 0 6 ,   2 0 1 2 .   [1 1 ]   M .   Ba ra ra ,   A .   Ch im e z ie,  N.  A S a y a ri,   A .   Be ig ,   K.H.  A lh o sa n i,   A . A b b o u ,   M . A k h e rra z ,   Ha rd w a r e   Im p le m e n tatio n   o f   V o lt a g e   Co n tro l   f o S e lf   Ex c it e d   In d u c ti o n   G e n e ra to Us e d   i n   S m a ll   P o w e G e n e ra ti o n ,   In ter n a t io n a Rev iew  o f   El e c trica En g in e e rin g   ( I. R. E. E . ) ,   v o l.   1 0 ,   p p .   5 5 3 - 5 6 0 ,   2 0 1 5 .   [1 2 ]   G . H.  Zen g ,   T . W .   Ra s m u s se n ,   De si g n   o Cu rr e n t - Co n tro ll e wit h   PR - Reg u la to fo L CL -   Fi l t e b a se d   Gr id - Co n n e c ted   C o n v e rte r” ,   2 n d   IE EE   In tern a ti o n a S y m p o siu m   o n   P o w e El e c tro n ics   f o Distrib u ted   G e n e ra ti o n   S y st e m s,  p p .   4 9 0 - 4 9 4 ,   2 0 1 0 .   [1 3 ]   M .   Ba šić ,   D.  V u k a d in o v ić,  M .   P o li ć ,   F u z z y   DC - V o lt a g e   Co n tro ll e f o a   V e c to Co n tro ll e d   S tan d - A lo n e   In d u c ti o n   G e n e r a to r” ,   In ter n a ti o n a J o u r n a l   Of  Circ u it s,  S y ste ms   a n d   S i g n a Pro c e ss in g ,   v o l .   7,   n o .   3 ,   2 0 1 3 .   [1 4 ]   M .   Ba ra ra ,   A .   A b b o u ,   M .   A k h e r ra z ,   A .   Be n n a se r,   D.  T a ib i ,   ’’Co m p a ra ti v e   S tu d y   o f   P a n d   F u z z y   DC  V o lt a g e   Co n tr o   f o a   W in d   En e rg y   Co n v e rsio n   S y ste m ’’,   In ter n a ti o n a Rev iew  o n   M o d e ll i n g   a n d   S im u la ti o n ( I. RE . M O.S . ) ,   v o l.   6 ,   n o . 2 ,   A p ril   2 0 1 3 .   [1 5 ]   T . L .   T ian g ,   D.  Ish a k ,   M o d e li n g   a n d   S im u latio n   o f   De a d b e a t - b a se d   P C o n tr o ll e in   a   S in g le - P h a se   H - Brid g e   I n v e rter  f o S tan d - a lo n e   A p p li c a ti o n s” ,   T u rk ish   J o u rn a o E lec trica E n g i n e e rin g   &   Co mp u ter   S c ie n c e s ,   p p .   4 3 - 5 6 ,   2 0 1 4 .   [1 6 ]   A . W .   L e e d y ,   R. M .   N e l m s ,   G e n e ra M e th o d   u se d   t o   Co n d u c a   Ha r m o n ic  A n a l y sis  o n   Ca rrier - b a se d   P u lse   w id th   M o d u latio n   I n v e rters S imu l a ti o n , v o l.   8 7 ,   p p .   2 0 5 - 2 2 0 ,   2 0 1 0 .   [1 7 ]   R.   El   A k h rif ,   A . A b b o u ,   M .   Ba r a ra ,   Y.   M a jd o u b M o d e li n g   a n d   S imu l a ti o n   f o a   T h re e - p h a se   V o lt a g e   S o u rc e   In v e rte Fed   b y   a   S e lf - Exc it e d   I n d u c t io n   Ge n e ra t o r” ,   IE EE   2 0 1 6   7 t h   I n tern a ti o n a Re n e w a b le  En e rg y   c o n g re ss ,   2 0 1 6 .                         Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.