Power quality enhancement in double fed induction generator using iterative learning control

• Autorzy: Djaidja Oussama , Mekki Hemza , Zeghleche Samir , Djerioui Ali

Identyfikatory

DOI

10.15199/48.2023.07.08

Warianty tytułu

PL

Poprawa jakości energii w generatorze indukcyjnym z podwójnym zasilaniem przy użyciu iteracyjnej kontroli uczenia

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

This paper presents a combination of the proposed Sliding Mode Control and a newly developed iterative learning control technique for harmonic compensation for the fault’s effect to adjust the active and reactive power to their desired references. The classical SMC cannot deal with the effect of the faults that can achieve graceful system degradation. Indeed, when there are significant disturbances, the input control signal of the SM controller is gradually adjusted by the ILC harmonic compensator in order to reject the disruptive harmonics effectively. Simulation results are given to demonstrate the effectiveness of the suggested SMC-ILC in terms of active and reactive power responses. The obtained results illustrate that the SMC-ILC strategy is valid and capable of ensuring a ripple-free operation in the presence of faults. The proposed controller is characterized by its simple design, robustness, and efficiency, which are convincing for practical application and may be used as a solution to the current Fault Tolerant Control.

PL

W artykule przedstawiono kombinację proponowanej regulacji trybu ślizgowego i nowo opracowanej techniki iteracyjnego sterowania z uczeniem w celu kompensacji harmonicznych w obecności zwarć, aby sterować mocą czynną i bierną zgodnie z ich pożądanymi wartościami odniesienia. Klasyczny SMC nie radzi sobie ze skutkami usterek, które mogą doprowadzić do płynnej degradacji systemu. Rzeczywiście, gdy występują znaczne zakłócenia, wejściowy sygnał sterujący kontrolera SM jest stopniowo regulowany przez kompensator harmonicznych ILC w celu skutecznego odrzucenia zakłócających harmonicznych. Przedstawiono wyniki symulacji, aby pokazać skuteczność proponowanego SMC-ILC w zakresie odpowiedzi mocy czynnej i biernej. Uzyskane wyniki pokazują, że strategia SMC-ILC jest poprawna i zdolna do zapewnienia działania bez tętnień w przypadku wystąpienia usterki. Proponowany sterownik charakteryzuje się wytrzymałością, wydajnością i prostą konstrukcją, które przekonują do praktycznego zastosowania i mogą być stosowane jako alternatywa dla dotychczasowych Kontrola odporna na awarie.

Słowa kluczowe

EN

doubly fed induction generator; DFIG; fault tolerant control; FTC; sliding mode control; SMC; iterative learning control; ILC

PL

generator indukcyjny z podwójnym zasilaniem; DFIG; kontrola odporności na awarie; FTC; kontrola trybu ślizgowego; SMC; sterowanie iteracyjne; ILC

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Przegląd Elektrotechniczny
• Rocznik: 2023
• Tom: R. 99, nr 7
• Strony: 41--48
• Opis fizyczny: Bibliogr. 28 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Djaidja Oussama

• Department of Electrical Engineering, Faculty of Technology, University Mohamed Boudiaf of M’Sila, BP 166, Ichbilia 28000, Algeria

autor

Mekki Hemza

• Department of Electrical Engineering, Faculty of Technology, University Mohamed Boudiaf of M’Sila, BP 166, Ichbilia 28000, Algeria

autor

Zeghleche Samir

• Department of Electrical Engineering, Faculty of Technology, University Mohamed Boudiaf of M’Sila, BP 166, Ichbilia 28000, Algeria

autor

Djerioui Ali

• Department of Electrical Engineering, Faculty of Technology, University Mohamed Boudiaf of M’Sila, BP 166, Ichbilia 28000, Algeria

Bibliografia

• [1] Muhammad Shahzad Nazir, Yeqin Wang, Ali Jafer Mahdi, Xinguo Sun, Chu Zhang and Ahmed N. Abdalla. "Improving the Performance of Doubly Fed Induction Generator Using Fault Tolerant Control—A Hierarchical Approach", Appl. Sci, vol10 (2020), pp924
• [2] Samir ABDELMALEK, Linda BARAZANE, Abdelkader LARABI, "An advanced robust fault-tolerant tracking control for a doubly fed induction generator with actuator faults", Turk J Elec Eng & Comp Sci, vol25 (2017), pp 1346 – 1357
• [3] Riyadh Rouabhi, Rachid Abdessemed, Aissa Chouder, Ali Djerioui," Power Quality Enhancement of Grid Connected Doubly-Fed Induction Generator Using Sliding Mode Control", International Review of Electrical Engineering (IREE), Vol. 10 (2015), N. 2, pp266-276
• [4] A. Hasni, "Contribution a l'étude et l'analyse de la gestion optimisée du microclimat d'une serre horticole.", Doctorate theses, University of Bechar (Algeria), 2010
• [5] Li-Ying Hao, Guang-Hong Yang," Robust fault tolerant control based on sliding mode method for uncertain linear systems with quantization", ISA Transactions,2013
• [6] Noureddine Layadi, Samir Zeghlache, Ali Djerioui Hemza Mekki, Fouad Berrabah, Azeddine Houari and Mohamed Fouad Benkhoris. "Backstepping Fault Tolerant Control for Double Star Induction Machine under Broken Rotor Bars" Majlesi Journal of Electrical Engineering, vol13 (2019) (3), pp60-68.
• [7] Noureddine Layadi, Ali Djerioui, Samir Zeghlache, Hemza Mekki, Azeddine Houari, Jinlin Gong, Fouad Berrabah, "Fault-Tolerant Control Based on Sliding Mode Controller for Double-Star Induction Machine", Arabian Journal for Science and Engineering,2019
• [8] Prashant. M, Jinfeng. L, Panagiotis. DC." Fault-tolerant process control methods and applications". London: Springer Verlag, 2013.
• [9] Noureddine Layadi, Ali Djerioui, Samir Zeghlache, Hemza Mekki, Azeddine Houari3, Mohamed,Fouad Benkhoris, Fouad Berrabeh, "New Fault Tolerant Control Based On Backstepping Controller For Double Star Induction Machine", Rev. Roum. Sci. Techn. – Électrotechn. et Énerg. Vol. 64, 3 (2019), pp. 275–280
• [10] R. Nikoukhah , S.L. Campbell and K. Drakec," An active approach for detection of incipient faults", International Journal of Systems Science, Vol. 41, No. 2, February 2010, 241–257
• [11] Zina. H.B, Allouche. M, Souissi. M, Chaabane. M, Chrif. Alaoui.L, “Robust sensor fault-tolerant control of induction motor driver”. Int. J. Fuzzy Syst. 19(1) (2017), 155–166
• [12] Djeghali. N, Ghanes M, Djennoune S, Barbot JP. Sensorless fault tolerant control for induction motors. Int. J. Control., Autom. Syst.11(3) (2013),pp563–576.
• [13] Boucheta, A, Bousserhane, I.K., Hazzab, A, Mazari, B., Fellah, M.K. (2009). Fuzzy-Sliding Mode Controller for Linear Induction Motor Control. Rev. Roum. Sci. Techn. – Électrotechn. Et Énerg., 54(4): 405-414.
• [14] Bouguerra, A., Zeghlache, S., Loukal, K., Saigaa, D. (2016). Fault Tolerant Fuzzy Sliding Mode Controller of Brushless DC Motor (BLDC MOTOR). the Mediterranean Journal of Measurement and Control, 12(2): 585-597.
• [15] Rubagotti M, Castaños F, Ferrara A, Fridman L. Integral sliding mode control for nonlinear systems with matched and unmatched perturbations. IEEE Trans. Autom. Control. 2011 ,56(11) 2699–704.
• [16] Mekki H, Benzineb O, Boukhetala D, Tadjine M, Benbouzid M, “Sliding mode based fault detection, reconstruction and fault tolerant control scheme for motor systems”, ISA Trans, 57 (2015),pp 340– 351
• [17] Qian, W, Panda, S. K, Xu, J.X: 'Speed ripple minimization in PM synchronous motor using iterative learning control', IEEE Trans. Energy Convers., 20 (2005), pp. 53–61
• [18] Azeddine Houari, Ali Djerioui, Abdelhakim Saim, Mourad Ait Ahmed1, Mohamed Machmoum1: "Improved control strategy for power quality enhancement in standalone systems based on four-leg voltage source inverters" The Institution of Engineering and Technology 2017.
• [19] A. Fekih, Effective fault tolerant control design for nonlinear systems: application to a class of motor control system, IET Control Theory & Applications 2, (2008) pp762–772
• [20] Gouichiche Abdelmadjid, Boucherit Seghir Mohamed, Tadjine Mohamed, Safa Ahmed, Messlem Youcef , "An improved stator winding fault tolerance architecture for vector control of induction motor: Theory and experiment", Electric Power Systems Research, 104 (2013) 129–137
• [21] I. González-Prieto, M. J. Duran, F. J. Barrero, “Fault-Tolerant Control of Six-Phase Induction Motor Drives with Variable Current Injection,” IEEE Transactions on Power Electronics, Vol. 32:10 (2017), pp. 7894-7903
• [22] E. A. Mahmoud, A. S. Abdel-Khalik, H. F. Soliman, “An Improved Fault Tolerant for A Five-Phase Induction Machine under Open Gate Transistor Faults, ” Alexandria Engineering Journal, Vol. 55:3 (2016), pp. 2609-2620
• [23] T. Mesbahi, T. Ghennam, E.M. Berkouk. A Doubly Fed Induction Generator for Wind Stand-Alone Power Applications (Simulation and Experimental Validation) 978, (2012) pp. 2028- 2033, IEEE.
• [24] Edwards C, Spurgeon S. Sliding mode control: theory and applications. London: Taylor & Francis; 1998.
• [25] Utkin V, Guldner J, Shi J. Sliding mode control in electromechanical systems. New York: Taylor & Francis; 1999.
• [26] ] Shtessel Y, Edwards C, Fridman L, Levant A. Sliding mode control and observation. New York: Springer science +Business media; 2014.
• [27] Bonivento C, Isidori A, Marconi L, Paoli A. Implicit fault tolerant control: application to induction motors. Automatica (2004) ,40 (3) 355–71.
• [28] Mekki H., Benzineb O., Boukhetala D., Tadjine M. Fault tolerant control based sliding mode application to induction motor. In: Proceedings of the International Conference on Control, Engineering & Information Technology, CEIT0 13, Sousse, Tunisia, June 2013

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MEiN, umowa nr SONP/SP/546092/2022 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2022-2023).