Điều khiển trượt công suất máy phát điện gió nguồn kép
Abstract
An active and reactive power sliding mode control for a doubly fed induction generator (DFIG) is proposed in this paper. The DFIG is an asynchronous three-phase electrical machine with open rotor windings which can be fed by external voltages and widely used in high power fields. The sliding mode control is designed to ensure that the actual power of the DFIG follows the desired power in a finite time and reduces the chattering phenomenon around the sliding surface. The stability of the system is proven by Lyapunov's theory. Simulation results in MATLAB/Simulink show the effectiveness of the proposed controller without the overshoot is 0(%), the rising time of the active and reactive power achieves 0.0085(s) and 0.0051(s) respectively, the settling time is 0.0108(s) and 0.0126(s), and the setting error converges to 0.
Tóm tắt
Bộ điều khiển trượt công suất hiệu dụng và công suất phản kháng máy phát điện gió nguồn kép được đề xuất trong nghiên cứu này. Đây là loại máy điện ba pha không đồng bộ với cuộn dây rotor hở có thể được cấp điện bằng điện áp bên ngoài và được sử dụng rộng rãi trong các lĩnh vực công suất cao. Bộ điều khiển trượt được thiết kế để đảm bảo công suất thực tế của máy phát điện nguồn kép bám theo công suất mong muốn trong thời gian hữu hạn và giảm hiện tượng dao động tần số cao quanh mặt trượt. Tính ổn định của hệ thống được chứng minh bằng lý thuyết Lyapunov. Các kết quả mô phỏng với MATLAB/ Simulink cho thấy hiệu quả của bộ điều khiển đề xuất với độ vọt lố là 0(%), thời gian tăng của công suất hiệu dụng và công suất phản kháng đạt 0.0085(s) và 0.0051(s) tương ứng, thời gian xác lập là 0.0108(s) và 0.0126(s), sai số xác lập hội tụ về 0.
Tài liệu tham khảo
[1]. Allam, Mohamed & Djeriri, Youcef & Mesai Ahmed, Hamza (2019), “Sliding mode control of a doubly fed induction generator for wind energy conversion systems”, International Symposium On Technology Sustainable Industry Development (ISTSID❜19), pp. 1–7.
[2]. Bayat, M., & Torun, Y. (2017), “Modeling and Linearization of DFIG Based Wind
Turbine", European Scientific Journal, Vol. 13, No. 10, pp. 158-168.
[3]. Xiong, Linyun & Li, Penghan & Li, Hao & Wang, Jie. (2017), “Sliding Mode Control of DFIG Wind Turbines with a Fast Exponential Reaching Law", Energies, Vol. 10, pp. 1 – 19.
[4]. Benmeziane, Meriem & Zebirate, Soraya & Abdelkader, Chaker & Boudjema, Z. (2019), “Fuzzy sliding mode control of doubly-fed induction generator driven by wind turbine”, International Journal of Power Electronics and Drive Systems (IJPEDS), Vol. 10, No. 3, pp. 1592 – 1602.
[5]. Said AZZOUZ, Sabir MESSALTI, Abdelghani HARRAG (2019), “Innovative PID-GA MPPT Controller for Extraction of Maximum Power from Variable Wind Turbine", PRZEGLĄD LEKTROTECHNICZNY, Vol. 1, pp. 115 - 120.
[6]. Othmane Zamzoum, Youness El Mourabit, Mustapha Errouha, Aziz Derouich, Abdelaziz El Ghzizal (2019), “Active and Reactive Power Control of Wind Turbine based on Doubly Fed Induction Generator using Adaptive Sliding Mode Approach", International Journal of Advanced Computer Science and Applications, Vol. 10, No. 2, pp. 397-406.
[7]. Larbi Djilali, Edgar N. Sanchez & Mohammed Belkheiri (2020), "First and High Order Sliding Mode Control of a DFIG-Based Wind Turbine", Electric Power Components and Systems, Electric Power Components and Systems, Vol. 48, pp. 105 – 116.
[8]. S. Gao, H. Zhao, Y. Gui, D. Zhou and F. Blaabjerg (2021), “An Improved Direct Power Control for Doubly Fed Induction Generator", in IEEE Transactions on Power Electronics, Vol. 36, No. 4, pp. 4672-4685.
[9]. Zghayer, Talib & H. Numan, Ali & Hussein, Ghasaq (2020), “Analysis of Vector Controlled Variable Speed DFIG for Wind Turbines", IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, Vol. 765, pp. 1–21.
[10]. Kelkoul, B., & Boumediene, A. (2020), "Stability analysis and study between Classical Sliding Mode Control (SMC) and Super Twisting Algorithm (STA) for Doubly Fed Induction Generator (DFIG) under Wind turbine", Energy, Vol. 214, pp. 1 - 32.
[11]. Lin, Chien-Hong & Hsiao, Fu-Yuen (2020), "Proportional-Integral Sliding Mode Control with an Application in the Balance Control of a Two-Wheel Vehicle System”, Applied Sciences, Vol. 10, pp. 1–27.
[12]. C B Kadu, C B & Khandekar, A. & Patil, Chetankumar (2018), “Design of sliding mode controller with PI sliding surface for robust regulation and tracking of process control systems", Journal of Dynamic Systems, Measurement and Control, Vol. 140, No. 9, pp. 1–11.
[13]. Jinkun Liu (2017), “Sliding Mode Control Using MATLAB", Elsevier Science.
[14]. Mukherjee, Indrajit & Routroy, Srikanta (2012), "Comparing the performance of
neural networks developed by using Levenberg-Marquardt and Quasi-Newton with the gradient descent algorithm for modelling a multiple response grinding process”, Expert Syst. Appl, Vol. 39, No. 3, pp. 2397-2407.