Published March 30, 2020 | Version v1
Publication Open

A Novel Adaptive Active Disturbance Rejection Control Strategy to Improve the Stability and Robustness for a Wind Turbine Using a Doubly Fed Induction Generator

Creators

  • 1. Mohammed V University
  • 2. École Normale Supérieure de l'Enseignement Technique de Mohammedia

Description

A novel and robust active disturbance rejection control (ADRC) strategy for variable speed wind turbine systems using a doubly fed induction generator (DFIG) is presented in this paper. The DFIG is directly connected to the main utility grid by stator, and its rotor is connected through a back-to-back three phase power converter (AC/DC/AC). Due to the acoustic nature of wind and to ensure capturing maximum energy, a control strategy to extract the available maximum power from the wind turbine by using a maximum power point tracking (MPPT) algorithm is presented. Moreover, a pitch actuator system is used to control the blades' pitch angle of the wind turbine in order to not exceed the wind turbine rated power value in case of strong wind speeds. Furthermore, the rotor-side converter is used to control the active and reactive powers generated by the DFIG. However, the grid-side converter is used to control the currents injected into the utility grid as well as to regulate the DC-link voltage. This paper aims to study and develop two control strategies for wind turbine system control: classical control by proportional integral (PI) and the proposed linear active disturbance rejection control (LADRC). The main purpose here is to compare and evaluate the dynamical performances and sensitivity of these controllers to the DFIG parameter variation. Therefore, a series of simulations were carried out in the MATLAB/Simulink environment, and the obtained results have shown the effectiveness of the proposed strategy in terms of efficiency, rapidity, and robustness to internal and external disturbances.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

يتم تقديم استراتيجية جديدة وقوية للتحكم في رفض الاضطراب النشط (ADRC) لأنظمة توربينات الرياح متغيرة السرعة باستخدام مولد حث مزدوج التغذية (DFIG) في هذه الورقة. يتم توصيل DFIG مباشرة بشبكة المرافق الرئيسية بواسطة العضو الساكن، ويتم توصيل دواره من خلال محول طاقة ثلاثي الأطوار متعاقب (AC/DC/AC). نظرًا للطبيعة الصوتية للرياح ولضمان التقاط أقصى قدر من الطاقة، يتم تقديم استراتيجية تحكم لاستخراج أقصى طاقة متاحة من توربينات الرياح باستخدام خوارزمية تتبع أقصى نقطة طاقة (MPPT). علاوة على ذلك، يتم استخدام نظام مشغل خطوة للتحكم في زاوية خطوة الشفرات لتوربينات الرياح من أجل عدم تجاوز قيمة الطاقة المقدرة لتوربينات الرياح في حالة سرعات الرياح القوية. علاوة على ذلك، يتم استخدام المحول الجانبي الدوار للتحكم في القوى النشطة والتفاعلية الناتجة عن DFIG. ومع ذلك، يتم استخدام المحول من جانب الشبكة للتحكم في التيارات المحقونة في شبكة المرافق وكذلك لتنظيم جهد وصلة التيار المستمر. تهدف هذه الورقة إلى دراسة وتطوير استراتيجيتين للتحكم في نظام توربينات الرياح: التحكم الكلاسيكي بالتكامل النسبي (PI) والتحكم في رفض الاضطراب النشط الخطي المقترح (LADRC). الغرض الرئيسي هنا هو مقارنة وتقييم الأداء الديناميكي وحساسية وحدات التحكم هذه لتباين معلمة DFIG. لذلك، تم تنفيذ سلسلة من عمليات المحاكاة في بيئة MATLAB/Simulink، وأظهرت النتائج التي تم الحصول عليها فعالية الاستراتيجية المقترحة من حيث الكفاءة والسرعة والمتانة للاضطرابات الداخلية والخارجية.

Translated Description (French)

Une nouvelle stratégie robuste de contrôle actif du rejet des perturbations (ADRC) pour les systèmes d'éoliennes à vitesse variable utilisant un générateur à induction à double alimentation (DFIG) est présentée dans cet article. Le DFIG est directement connecté au réseau public principal par le stator, et son rotor est connecté via un convertisseur de puissance triphasé dos à dos (AC/DC/AC). En raison de la nature acoustique du vent et pour assurer la capture d'énergie maximale, une stratégie de contrôle pour extraire la puissance maximale disponible de l'éolienne en utilisant un algorithme de suivi du point de puissance maximale (MPPT) est présentée. De plus, un système d'actionneur de pas est utilisé pour contrôler l'angle de pas des pales de l'éolienne afin de ne pas dépasser la valeur de puissance nominale de l'éolienne en cas de fortes vitesses de vent. En outre, le convertisseur côté rotor est utilisé pour contrôler les puissances active et réactive générées par le DFIG. Cependant, le convertisseur côté réseau est utilisé pour contrôler les courants injectés dans le réseau de distribution ainsi que pour réguler la tension de liaison CC. Cet article vise à étudier et à développer deux stratégies de contrôle pour le contrôle du système d'éolienne : le contrôle classique par intégrale proportionnelle (PI) et le contrôle de rejet de perturbation active linéaire proposé (LADRC). L'objectif principal ici est de comparer et d'évaluer les performances dynamiques et la sensibilité de ces contrôleurs à la variation du paramètre DFIG. Par conséquent, une série de simulations ont été réalisées dans l'environnement Matlab/Simulink, et les résultats obtenus ont montré l'efficacité de la stratégie proposée en termes d'efficacité, de rapidité et de robustesse aux perturbations internes et externes.

Translated Description (Spanish)

En este documento se presenta una estrategia novedosa y robusta de control activo de rechazo de perturbaciones (ADRC) para sistemas de turbinas eólicas de velocidad variable que utilizan un generador de inducción de doble alimentación (DFIG). El DFIG está conectado directamente a la red eléctrica principal mediante un estator, y su rotor está conectado a través de un convertidor de potencia trifásico consecutivo (CA/CC/CA). Debido a la naturaleza acústica del viento y para garantizar la captura de la máxima energía, se presenta una estrategia de control para extraer la máxima potencia disponible de la turbina eólica mediante el uso de un algoritmo de seguimiento del punto de máxima potencia (MPPT). Además, se utiliza un sistema de actuador de paso para controlar el ángulo de paso de las palas del aerogenerador con el fin de no exceder el valor de potencia nominal del aerogenerador en caso de fuertes velocidades del viento. Además, el convertidor del lado del rotor se utiliza para controlar las potencias activas y reactivas generadas por el DFIG. Sin embargo, el convertidor del lado de la red se utiliza para controlar las corrientes inyectadas en la red eléctrica, así como para regular la tensión del enlace de CC. Este trabajo tiene como objetivo estudiar y desarrollar dos estrategias de control para el control de sistemas de aerogeneradores: el control clásico por integral proporcional (PI) y el propuesto control lineal de rechazo de perturbaciones activas (LADRC). El propósito principal aquí es comparar y evaluar los rendimientos dinámicos y la sensibilidad de estos controladores a la variación del parámetro DFIG. Por lo tanto, se llevaron a cabo una serie de simulaciones en el entorno de MATLAB/Simulink, y los resultados obtenidos han demostrado la eficacia de la estrategia propuesta en términos de eficiencia, rapidez y robustez ante perturbaciones internas y externas.

Files

9847628.pdf.pdf

Files (15.8 kB)

⚠️ Please wait a few minutes before your translated files are ready ⚠️ Note: Some files might be protected thus translations might not work.
Name Size Download all
md5:d035ab9ef14c89cc5af1468d0b2570c2
15.8 kB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
استراتيجية جديدة للتحكم في رفض الاضطراب النشط التكيفي لتحسين استقرار وقوة توربينات الرياح باستخدام مولد تحريضي مزدوج من بنك الاحتياطي الفيدرالي
Translated title (French)
Une nouvelle stratégie adaptative de contrôle actif du rejet des perturbations pour améliorer la stabilité et la robustesse d'une éolienne à l'aide d'un générateur à induction à double alimentation
Translated title (Spanish)
Una nueva estrategia adaptativa de control de rechazo de perturbaciones activas para mejorar la estabilidad y la robustez de un aerogenerador que utiliza un generador de inducción de doble alimentación

Identifiers

Other
https://openalex.org/W3013008605
DOI
10.1155/2020/9847628

Is supplement to
https://openalex.org/W3119066623 (Other)
https://openalex.org/W3035395434 (Other)
https://openalex.org/W2527993489 (Other)
https://openalex.org/W2376360298 (Other)
https://openalex.org/W2370326688 (Other)
https://openalex.org/W2348673333 (Other)
https://openalex.org/W2290996769 (Other)
https://openalex.org/W2131389323 (Other)
https://openalex.org/W2012604545 (Other)
https://openalex.org/W1914188083 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Morocco

References

  • https://openalex.org/W1949909085
  • https://openalex.org/W2016356197
  • https://openalex.org/W2036725223
  • https://openalex.org/W2055949682
  • https://openalex.org/W2069550312
  • https://openalex.org/W2085913279
  • https://openalex.org/W2107191190
  • https://openalex.org/W2248871227
  • https://openalex.org/W2255371042
  • https://openalex.org/W2263449654
  • https://openalex.org/W2309220994
  • https://openalex.org/W2754760428
  • https://openalex.org/W2794471323
  • https://openalex.org/W2924307998
  • https://openalex.org/W2946445395