Luận án Nâng cao hiệu quả sử dụng máy điện dị bộ nguồn kép cho hệ thống phát điện đồng trục trên tầu thủy

 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO 
TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI 
NGUYỄN TRỌNG THẮNG 
NÂNG CAO HIỆU QUẢ SỬ DỤNG MÁY ĐIỆN DỊ BỘ NGUỒN KÉP 
CHO HỆ THỐNG PHÁT ĐIỆN ĐỒNG TRỤC TRÊN TẦU THỦY 
LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT 
HÀ NỘI- 2014 
 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO 
TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI 
NGUYỄN TRỌNG THẮNG 
NÂNG CAO HIỆU QUẢ SỬ DỤNG MÁY ĐIỆN DỊ BỘ NGUỒN KÉP 
CHO HỆ THỐNG PHÁT ĐIỆN ĐỒNG TRỤC TRÊN TẦU THỦY 
 Chuyên ngành: Kỹ thuật điều khiển và tự động hóa 
 Mã số: 62.52.02.16 
LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT 
 NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: 
 1: PGS.TS Nguyễn Tiến Ban 
 2: PGS.TS Nguyễn Thanh Hải 
HÀ NỘI- 2014 
i 
LỜI CAM ĐOAN 
 Tác giả xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tác giả dưới 
sự hướng dẫn của PGS.TS Nguyễn Tiến Ban và PGS.TS Nguyễn Thanh Hải. 
Các số liệu, kết quả nêu trong luận án là trung thực và chưa từng được ai công 
bố trong bất kỳ công trình nào khác. 
 Tác giả 
 Nguyễn Trọng Thắng 
ii 
LỜI CẢM ƠN 
 Lời đầu tiên tác giả xin chân thành cảm ơn sâu sắc tới thầy PGS.TS 
Nguyễn Tiến Ban và thầy PGS.TS Nguyễn Thanh Hải đã tâm huyết hướng dẫn 
tác giả hoàn thành luận án này. 
 Đặc biệt tác giả xin chân thành cảm ơn các thầy giáo, cô giáo khoa Điện-
Điện tử, Phòng đào tạo Sau đại học trường Đại học Giao thông vận tải đã giúp 
đỡ và đóng góp nhiều ý kiến quan trọng để tác giả có thể hoàn thành luận án của 
mình. 
 Tác giả cũng xin cảm ơn sâu sắc tới thầy GS.TSKH Thân Ngọc Hoàn và 
thầy GS.TS Lê Hùng Lân luôn động viên, khích lệ, giúp đỡ và tạo mọi điều kiện 
để tác giả thực hiện thành công luận án này. 
 Tác giả xin chân thành cảm ơn Quỹ phát triển khoa học và công nghệ 
quốc gia-Bộ Khoa học và Công nghệ đã tài trợ kinh phí cho tác giả trình bầy kết 
quả nghiên cứu tại hội nghị quốc tế IEEE-ICMA tổ chức tại Nhật Bản. 
iii 
MỤC LỤC 
LỜI CAM ĐOAN ................................................................................................. i 
LỜI CẢM ƠN ..................................................................................................... ii 
MỤC LỤC .......................................................................................................... iii 
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT ..................................... vi 
DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU ...................................................................... ix 
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ ......................................................... x 
MỞ ĐẦU .............................................................................................................. 1 
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN HỆ THỐNG PHÁT ĐIỆN ĐỒNG TRỤC TRÊN 
TẦU THỦY SỬ DỤNG MÁY ĐIỆN DỊ BỘ NGUỒN KÉP VÀ CÁC CÔNG 
TRÌNH NGHIÊN CỨU LIÊN QUAN ................................................................. 5 
1.1 Khái quát hệ thống phát điện đồng trục trên tầu thủy ................................. 5 
1.2 Các hệ thống phát điện đồng trục trong thực tế ........................................... 8 
1.2.1 Các cách bố trí máy phát đồng trục để lấy cơ năng từ máy chính ........ 8 
1.2.2 Các cấu trúc phần điện của máy phát đồng trục .................................. 10 
1.3 Sơ đồ tổng quát hệ thống điều khiển máy phát điện đồng trục sử dụng máy 
điện dị bộ nguồn kép ....................................................................................... 15 
1.4 Tổng hợp các kết quả nghiên, ứng dụng DFIG trong hệ thống phát điện 16 
1.4.1 Cấu trúc điều khiển tĩnh Scherbius ..................................................... 17 
1.4.2 Điều khiển vector không gian ............................................................. 17 
1.4.3 Điều khiển trực tiếp momen (direct torque control-DTC) .................. 19 
1.4.4 Điều khiển trực tiếp công suất (direct power control-DPC) ............... 19 
1.4.5 Cấu trúc điều khiển DFIG không cảm biến ......................................... 20 
1.4.6 Cấu trúc điều khiển DFIG không chổi than (Brushless- Doubly- Fed 
Induction Generator- BDFIG) ...................................................................... 21 
1.5 Các vấn đề còn tồn tại và đề xuất giải pháp, mục tiêu của luận án ........... 21 
1.6 Nội dung và phương pháp nghiên cứu của luận án ................................... 23 
Nhận xét và kết luận chương 1 ........................................................................ 23 
iv 
CHƯƠNG 2: ĐỀ XUẤT CẤU TRÚC PHÁT ĐIỆN ĐỒNG TRỤC SỬ DỤNG 
DFIG BẰNG KỸ THUẬT ĐỒNG DẠNG TÍN HIỆU ROTOR ....................... 24 
2.1 Các phương trình toán mô tả DFIG ........................................................... 24 
2.1.1 Những giả thiết cơ bản ........................................................................ 24 
2.1.2 Các phương trình ở hệ trục pha ........................................................... 25 
2.1.3 Phương trình biến đổi stator và rotor .................................................. 26 
2.1.4 Phương trình từ thông ......................................................................... 28 
2.1.5 Phương trình momen ......................................................................... 30 
2.1.6 Biểu diễn các phương trình của DFIG trên cơ sở vector không gian 
của đại lượng 3 pha ...................................................................................... 31 
2.2 Các cấu trúc ghép nối DFIG ứng dụng trong hệ thống phát điện .............. 34 
 2.2.1 Cấu trúc phát điện sử dụng DFIG không chổi than .............................. 35 
 2.2.2 Cấu trúc phát điện sử dụng DFIG bằng kỹ thuật đồng dạng tín hiệu 
rotor ................................................................................................................. 39 
2.3 Mô hình toán hệ thống phát điện đồng trục sử dụng DFIG bằng kỹ thuật 
đồng tín hiệu dạng rotor .................................................................................. 41 
2.3.1 Cấu trúc và nguyên lý hoạt động ......................................................... 41 
2.3.2 Mô hình toán DFIG1 và DFIG2 .......................................................... 42 
2.3.3 Mô hình hệ thống khi DFIG2 chưa hòa với lưới điện ......................... 43 
2.3.4 Mô hình hệ thống sau khi DFIG2 hòa với lưới điện ........................... 49 
2.3.5 Các ưu điểm của cấu trúc phát điện đồng trục sử dụng DFIG bằng kỹ 
thuật động dạng tín hiệu rotor ...................................................................... 52 
2.4 Xác định tỷ số truyền của hộp số của máy phát đồng trục ........................ 53 
2.4.1 Cấu tạo, chức năng của hộp số trong máy phát đồng trục ................... 53 
2.4.2 Các dòng năng lượng qua máy phát ................................................... 54 
2.4.3 Các thành phần công suất qua máy phát ............................................. 55 
2.4.4 Hiệu suất chuyển đổi cơ năng sang điện năng .................................... 60 
Nhận xét và kết luận chương 2 ........................................................................ 63 
v 
CHƯƠNG 3: KHẢO SÁT BẰNG MÔ PHỎNG KIỂM CHỨNG TÍNH ĐÚNG 
ĐẮN CỦA HỆ THỐNG ĐỀ XUẤT .................................................................. 65 
3.1 Mở đầu ...................................................................................................... 65 
3.2 Các khâu chức năng trong hệ thống .......................................................... 65 
3.3 Xây dựng mô hình hệ thống ...................................................................... 67 
3.4 Cách chỉnh định và vận hành hệ thống ...................................................... 72 
3.4.1 Chỉnh định hệ thống khi stator của DFIG2 chưa nối với lưới ............. 72 
3.4.2 Vận hành hệ thống sau khi stator của DFIG2 nối với lưới .................. 72 
3.5 Mô phỏng các đặc tính của các khâu trong hệ thống ................................ 72 
 3.5.1 Các kết quả mô phỏng khi hệ thống phát điện chưa hòa với lưới ....... 72 
3.5.2 Các kết quả mô phỏng khi hệ thống phát điện hòa với lưới ................ 77 
Nhận xét và kết luận chương 3 ........................................................................ 81 
CHƯƠNG 4: THIẾT LẬP HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN MÁY PHÁT DỊ BỘ 
NGUỒN KÉP LÀM VIỆC Ở TRẠM PHÁT ĐỒNG TRỤC TẦU THỦY ........ 83 
4.1 Mở đầu ...................................................................................................... 83 
4.2 Xác định cấu trúc đối tượng điều khiển .................................................... 83 
4.3 Thiết kế bộ điều khiển ............................................................................... 86 
4.3.1 Khái quát về hệ thống điều khiển mờ.................................................. 87 
4.3.2 Thiết kế bộ điều khiển PID chỉnh định mờ để điều khiển đối tượng .. 88 
4.4 Phân chia tải hệ thống phát điện đồng trục với lưới điện tầu thủy ............ 95 
Nhận xét và kết luận chương 4 ........................................................................ 98 
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .......................................................................... 100 
Kết luận ......................................................................................................... 100 
Kiến nghị ....................................................................................................... 100 
DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH CÔNG BỐ CỦA TÁC GIẢ LIÊN QUAN 
ĐẾN LUẬN ÁN ............................................................................................... 101 
TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................ 103 
Tiếng việt ...................................................................................................... 103 
Tiếng anh ....................................................................................................... 104 
vi 
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT 
Các ký hiệu: 
STT Ký hiệu Đơn vị Ý nghĩa 
1 f
r
f
s uu , V Vector điện áp stator, điện áp rotor trên hệ tọa độ dq 
2 f
r
f
s ii , 
A Vector dòng điện stator, dòng điện rotor trên hệ tọa 
độ dq 
3 f
r
f
s
 , 
Wb Vector từ thông stator, rotor trên hệ tọa độ dq 
4 r
s
r
r ii , 
V Vector dòng điện rotor, stator trên hệ tọa độ rotor 
5 s
su 
V Vector điện áp stator trên hệ tọa độ stator 
6 s
s

Wb Vector từ thông stator trên hệ tọa độ stator 
7 r
ru 
V Vector điện áp rotor trên hệ tọa độ rotor 
8 ,s rR R Ω Điện trở stator, điện trở rotor 
9 ,s rL L H Điện cảm stator, điện cảm rotor 
10 mL H Hỗ cảm giữa stator và rotor 
11 ,s r  rad/s Tần số góc điện áp stator, rotor 
12 g rad/s Tần số góc điện áp lưới 
13  rad/s Tốc độ góc quay của rotor 
14 P W Công suất tác dụng 
15 Q VAR Công suất phản kháng 
16 P* W Công suất tác dụng mong muốn 
17 Q* VAR Công suất phản kháng mong muốn 
18 PL W Công suất tác dụng của tải 
vii 
19 QL VAR Công suất phản kháng của tải 
20 Pc W Công suất cơ 
21 
sqsd ii , A Các thành phần của dòng stator trên hệ toạ độ dq 
22 
rqrd ii , 
A Các thành phần của dòng rotor trên hệ toạ độ dq 
23 
sqsd  , Wb Các thành phần của từ thông stator trên hệ toạ độ dq 
24 
rqrd  , Wb Các thành phần của từ thông rotor trên hệ toạ độ dq 
25 
sqsd uu , V Các thành phần của điện áp stator trên hệ toạ độ dq 
26 
rqrd uu , V Các thành phần của điện áp rotor trên hệ toạ độ dq 
27 
 ss ii , A Các thành phần của dòng stator trên hệ toạ độ αβ 
28 
scsbsa iii ,, A Dòng điện các pha A, B, C của stator 
29 
rcrbra iii ,, A Dòng điện các pha A, B, C của rotor 
30 
scsbsa uuu ,, V Điện áp các pha A, B, C của stator 
31 
rcrbra uuu ,, V Điện áp các pha A, B, C của rotor 
32 t s Thời gian 
33 p Toán tử laplace 
34 q Số cặp cực 
34  ptA Ma trận chuyển đổi stator 
35  ptrA Ma trận chuyển đổi rotor 
36 KP Hằng số tỷ lệ 
37 KI Hằng số tích phân 
38 KD Hằng số vi phân 
viii 
39 e Sai lệch 
40 de Vi phân của sai lệch 
Các chữ viết tắt: 
STT Chữ viết tắt Diễn giải nội dung 
1 DFIG Máy phát điện dị bộ nguồn kép 
2 BDFIG Máy phát điện dị bộ nguồn kép không chổi than 
3 ME Máy chính lai chân vịt tầu thủy 
4 SG Máy phát điện đồng trục 
5 DC Dòng điện một chiều 
6 DTC Điều khiển trực tiếp momen 
7 DPC Điều khiển trực tiếp công suất 
8 G-DC Máy phát điện một chiều 
9 M-DC Động cơ điện một chiều 
10 G3~ Máy phát điện xoay chiều 3 pha 
11 Ru Bộ điều khiển điện áp 
12 Rf Bộ điều khiển tần số 
13 PID Bộ điều khiển tỷ lệ, tích phân, vi phân 
ix 
DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU 
Số hiệu Nội dung bảng biểu Trang 
2.1 Các trường hợp của máy điện dị bộ nguồn kép không chổi 
than 
36 
3.1 Các thông số của DFIG1 và DFIG2 71 
4.1 Phản ứng hệ thống kín khi thay đổi các tham số bộ điều 
khiển PID 
90 
4.2 Luật suy diễn bộ chỉnh định mờ 91 
x 
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ 
Số hiệu Nội dung Trang 
1.1 Sơ đồ hệ thống phát điện trên tầu thủy có sử dụng máy 
phát điện đồng trục 
5 
1.2 Máy phát đồng trục là một phần của trục chân vịt 8 
1.3 Máy phát đồng trục được đặt đối diện với chân vịt qua 
máy chính 
9 
1.4 Máy phát đồng trục được truyền động qua hộp số cùng 
phía chân vịt 
9 
1.5 Máy phát đồng trục được truyền động qua hộp số phía 
đối diện với chân vịt 
10 
1.6 Máy phát đồng trục là hệ 3 máy điện G-DC/MC- DC/G3 11 
1.7 Máy phát đồng trục là máy phát đồng bộ 11 
1.8 Máy phát đồng trục với bộ ổn định tần số thông qua ổn 
định tốc độ động cơ một chiều 
12 
1.9 Hệ thồng phát điện đồng trục với ổn định tần số thông 
qua ổn định tốc độ máy điện xoay chiều 
13 
1.10 Cấu trúc hệ thống phát điện đồng trục sử dụng DFIG 14 
1.11 Cấu trúc điều khiển máy điện dị bộ nguồn kép trong 
máy phát điện đồng trục 
15 
2.1 Sơ đồ đấu dây và chuyển tọa độ của DFIG 24 
2.2 Biểu diễn vector dòng, điện áp, từ thông stator trên hệ 
tọa độ αβ và dq 
32 
2.3 Cấu trúc ghép nối DFIG với bộ biến đổi công suất ở 
phía stator 
35 
2.4 Máy điện dị bộ nguồn kép không chổi than 36 
2.5 Nguyên lý hoạt động của BDFIG 37 
xi 
2.6 Giản đồ dòng năng lượng trong BDFIG 38 
2.7 Cấu trúc phát điện sử dụng DFIG trên cơ sở kỹ thuật 
đồng dạng tín hiệu rotor 
39 
2.8 Cấu trúc hệ thống phát điện đồng trục sử dụng DFIG 
bằng kỹ thuật đồng dạng tín hiệu rotor 
41 
2.9 Sơ đồ khối hệ thống phát điện đồng trục sử dụng DFIG 
bằng kỹ thuật đồng dạng tín hiệu rotor với mạch nghịch 
lưu nguồn áp khi chưa hòa lưới 
46 
2.10 Sơ đồ khối khâu tạo fri 02 47 
2.11 Sơ đồ khối hệ thống phát điện đồng trục sử dụng DFIG 
bằng kỹ thuật đồng dạng tín hiệu rotor với mạch nghịch 
lưu nguồn dòng khi chưa hòa lưới 
47 
2.12 Đồ thị vector quá trình tạo các thành phần dòng điện 
rotor DFIG2 
48 
2.13 Vector dòng điện và điện áp stator DFIG2 trên tọa độ 
tựa theo điện áp lưới 
50 
2.14 Sơ đồ khối mô hình hệ thống phát điện đồng trục sử 
dụng DFIG bằng kỹ thuật đồng dạng tín hiệu rotor khi 
hòa lưới 
52 
2.15 Hộp số máy phát đồng trục trên tầu thủy 53 
2.16 Vị trí của hộp số trong hệ thống phát điện đồng trục 54 
2.17 Cấu trúc dòng năng lượng qua máy phát 55 
2.18 Vector điện áp và dòng điện rotor trên hệ trục dq 58 
3.1 Sơ đồ khối ...  “MRAS 
observer for sensorless control of standalone doubly fed induction generators”, 
IEEE Trans. Energy Convers., vol.20, no 4, pp. 710–718. 
106 
[28] Cardenas R., Pena R., Proboste J., Asher G., Clare J., and Wheeler P. (2008), 
“MRAS observers for sensorless control of doubly-fed induction generators”, 
Proc. 4th IET Conf. PEMD, pp.568-572. 
[29] Cardenas R., Pena R., Tobar G., Clare J., Wheeler P., and Asher G. (2009), 
“Stability analysis of a wind energy conversion system based on a doubly fed 
induction generator fed by a matrix converter”, IEEE Trans. Ind. Electron., 
vol.56, no.10, pp.4194-4206. 
[30] Carmeli M. S., Iacchetti M., and Perini R. (2010), “A MRAS observer applied to 
sensorless doubly fed induction machine drives”, Proc. IEEE ISIE, vol.1, pp. 
3077-3082. 
[31] Castelli-Dezza F., Foglia G., Iacchetti M. F., and Perini R. (2012), “An MRAS 
observer for sensorless DFIM drives with direct estimation of the torque and flux 
rotor current components”, IEEE Trans. Power Electron., vol. 27, no. 5, pp. 
2576-2584. 
[32] Datta R. and Ranganathan V. T. (2001), “A simple position-sensorless algorithm 
for rotor-side field-oriented control of wound-rotor induction machine”, IEEE 
Trans. Ind. Electron., vol.48, no 4, pp.786-793. 
[33] Flores Mendes V., De Sousa C. V., Silva S. R., Rabelo J., and Hofmann W. 
(2011), “Modeling and ride-through control of doubly fed induc-tion generators 
during symmetrical voltage sags”, IEEE Trans. Energy Convers., vol.26, no.4, 
pp. 1161-1171. 
[34] Forchetti D. G., García G. O., Member S., and Valla M. I. (2009), “Adaptive 
observer for sensorless control of stand-alone doubly fed induction generator”, 
IEEE Trans. Ind. Electron., vol.56, no.10, pp. 4174-4180. 
[35] Jang, J. I., Kim, Y. S., & Lee, D. C. (2006), ”Active and reactive power control 
of DFIG for wind energy conversion under unbalanced grid voltage”, Power 
Electronics and Motion Control Conference 2006-IPEMC2006. CES/IEEE 5th 
International, Vol. 3, pp. 1-5. 
107 
[36] Ghosn R., Asmar C., Pietrzak-David M., and De Fornel B. (2002), “A MRAS 
sensorless speed control of doubly fed induction machine”, Proc. Int.Conf. 
Elect., pp.26–28. 
[37] Ghosn R., Asmar C., Pietrzak-David M., and De Fornel B. (2003), “A MRAS 
Luenberger sensorless speed control of doubly fed induction machine”, Proc. 
Eur. Power Electron. Conf., pp.1-10. 
[38] Gowaid A., Ayman Abdel-Khalik S, Ahmed Massoud M., Shehab Ahmed 
(2013), “Ride-Through Capability of Grid-ConnectedBrushless Cascade DFIG 
Wind Turbines in Faulty Grid Conditions- A Comparative Study”, IEEE 
Transactions on sustainable energy, Issue: 99, pp.1-14. 
[39] Griffo A., Drury D., Sawata T., and Mellor P. H. (2012), “Sensorless starting of a 
wound-field synchronous starter/generator for aerospace applications”, IEEE 
Trans. Ind. Electron., vol.59, no.9, pp. 3579–3587. 
[40] Guofeng Y., Yongdong L., Jianyun C., and Xinjian J. (2008), “A novel position 
sensor-less control scheme of Doubly Fed Induction Wind Generator based on 
MRAS method” , Proc. IEEE PESC , pp. 2723-2727. 
[41] Hopfensperger B., Atkinson D. J., and Lakin R. A. (2000), “Stator-flux-oriented 
control of a doubly-fed induction machine with and without position encoder,” 
Proc. Inst. Elect. Eng.Elect.Power Appl., vol. 147, no. 4, pp. 241–250. 
[42] Hu, J., Nian, H., Hu, B., He, Y., & Zhu, Z. Q, (2010), ”Direct active and reactive 
power regulation of DFIG using sliding-mode control approach”, Energy 
Conversion, IEEE Transactions on, VoL.25, No.4, pp.1028-1039. 
[43] Hwang, H. S., Choi, J. N., Lee, W. H., & Kim, J. K. (1999), ”A tuning algorithm 
for the PID controller utilizing fuzzy theory”, Neural Networks 1999-IJCNN'99. 
International Joint Conference on, Vol.4, pp.2210-2215. 
[44] Kramer C. (1908), “Neue methode zur regelung von asynchronen motoren”, 
Elektrotech.Z., vol. 29, p.734. 
[45] Lan, Ph.Ng (2006), Linear and nonlinear control approach of double-fed 
induction generator in wind power generation, P.h.D thesis, TU-Dresden. 
108 
[46] Lavi A. and Polge R. J. (1966), “Induction motor speed control with static 
inverter in the rotor”, IEEE Trans. Power App. Syst., vol. PAS-85, no.1, pp.76-
84. 
[47] Li S., Haskew T. A., Williams K. A., and R. P. Swatloski (2012), “Control of 
DFIG wind turbine with direct-current vector control configuration”, IEEE 
Trans. Sustain. Energy, vol. 3, no. 1, pp.1-11. 
[48] Liserre M., Cardenas R., Molinas M., and Rodriguez J. (2011), “Overview of 
multi MW wind turbines and wind parks”, IEEE Trans. Ind. Electron, vol. 58, 
no. 4, pp. 1081–1095. 
[49] MAN B&W Diezel A/S (2004), Shaft Generators for the MC and ME Engines, 
Denmark. 
[50] Marques G. D., Pires V. F., Sousa S., and Sousa D. M. (2009), “Evaluation of a 
DFIG rotor position-sensorless detector based on a hysteresis controller”, Proc. 
Int. Conf. POWERENG Energy Elect. Drives, pp.113–116. 
[51] Marques G. D., Pires V. F., Sousa S., and Sousa D. M. (. 2011), “A DFIG 
sensorless rotor-position detector based on a hysteresis controller”, IEEE Trans. 
Energy Convers., vol. 26, no. 1, pp. 9–17. 
[52] Marques G. D., and Sousa D. M. (2010), “A DFIG sensorless method for direct 
estimation of slip position”, Proc. IEEE Region 8 Int.Conf.Comput. 
Technol.Elect. Electron. Eng. (SIBIRCON) , pp. 818-823. 
[53] Marques G. D., and Sousa D. M. (2011), “Air-gap-power-vector-based sensorless 
method for DFIG control without flux estimator”, IEEE Trans. Ind. Electron., 
vol.58, no.10, pp. 4717–4726. 
[54] McMahon R.A., Roberts P.C., Wang X., and Tavner P.J. (2006), “Performance of 
BDFM as generator and motor”, IEEE Proc. Electr. Power Appl., Vol. 153, No. 
2, pp.289-299. 
[55] Merzoug M., and Naceri F. (2008), "Comparison of field-oriented control and 
direct torque control for permanent magnet synchronous motor 
109 
(pmsm)", Proceedings of world academy of science, engineering and 
technology, Vol. 35, pp.299-304. 
[56] Mishra, J. P., Hore, D., & Rahman, A., (2011),”Fuzzy logic based improved 
Active and Reactive Power control operation of DFIG for Wind Power 
Generation”, Power Electronics and ECCE Asia (ICPE & ECCE), 2011 IEEE 
8th International Conference on, pp.654-661. 
[57] Morel L., Godfroid H., Mirzaian A., and Kauffmann J. M. (1998), “Double-fed 
induction machine: Converter optimisation and field oriented control without 
position sensor”, Proc. Inst. Elect. Eng. Elect. Power Appl., vol.145, no.4, pp. 
360-368. 
[58] Muller S., Deicke M., and De Doncker R. W. (2002), “Doubly fed induction 
generator systems for wind turbines”, IEEE Ind. Appl.Mag, vol.8, no.3, pp. 26-
33. 
[59] Nicolas Patin, Eric Monmasson, Jean-Paul Louis (2009), “Modeling and Control 
of a Cascaded Doubly Fed Induction Generator Dedicated to Isolated Grids”, 
IEEE Transactions on industrial electronics, Vol.46, No.10, pp.4207-4219. 
[60] Panda, Gayadhar (2013), "Novel schemes used for estimation of power system 
harmonics and their elimination in a three-phase distribution system", 
International Journal of Electrical Power & Energy Systems, pp.842-856. 
[61] Pattnaik M. and Kastha D.(2011), “Comparison of MRAS based speed estimation 
methods for a stand-alone doubly fed induction generator”, Proc. ICEAS, pp.1-6. 
[62] Pena R, Clare J.C, Asher G.M (1996), “Doubly fed induction generator using 
back-to-back PWM converters and its application to variable-speed wind–energy 
generation”, IEE Proceedings-Electric Power Applications 143.3, pp. 231-241. 
[63] Pena R., Cardenas R., Asher G. M., Clare J. C., Rodriguez J., and Cortes P. 
(2002), “Vector control of a diesel-driven doubly fed induction machine for a 
stand-alone variable speed energy system”, Proc. 28th Annu. IEEE IECON, vol.2, 
pp.985-990. 
110 
[64] Pena R., Cardenas R., Clare J., and Asher G. (2002), “Control strategy of doubly 
fed induction generators for a wind diesel energy system”, Proc. 28th Annu., 
IEEE IECON , vol.4, pp. 3297–3302. 
[65] Pena R., Cardenas R., Proboste J., Asher G., and Clare J. (2005), “Sensorless 
control of a slip ring induction generator based on rotor current MRAS 
observer”, Proc. 36th IEEE PESC , pp. 2508-2513. 
[66] Pena R., Cardenas R., Proboste J., Asher G., and Clare J. (2008), “Sensorless 
control of doubly-fed induction generators using a rotor-current-based MRAS 
observer”, IEEE Trans. Ind. Electron., vol.55, no.1, pp. 330-339. 
[67] Pena R., Cardenas R., Reyes E., Clare J., and Wheeler P. (2009), “A topology for 
multiple generation system with doubly fed induction machines and indirect 
matrix converter”, IEEE Trans. Ind. Electron., vol.56, no10, pp.4181-4193. 
[68] Pena R., Clare J. C., and Asher G. M. (1996), “A doubly fed induction generator 
using back-to-back PWM converters supplying an isolated load from a variable 
speed wind turbine”, Proc. Inst. Elect. Eng. Elect. Power Appl., vol.143, no.5, 
pp. 380–387. 
[69] Peng Ling Tsinghua, Li Yongdong, Chai Jiangen, Yual Guoteny (2007), “Vector 
control of a doubly fed induation generator for stand-alone ship shaft generator 
systems”, Electrical Machines and Systems, 2007. ICEMS. International 
Conference on, pp. 1033-1036. 
[70] Personal (2001), Power management, ASI Automation-Schiff-Industries. 
[71] Petersson (2005), Analysis, Modeling and control of Doubly-Fed induction 
Generator for wind turbines, P.h.D thesis, Chalmers University of Technology, 
Goteborg, Sweden. 
[72] Phan V.-T., Lee H.-H.(2012), “Performance enhancement of stand-alone DFIG 
systems with control of rotor and load side converters using resonant 
controllers,” IEEE Trans. Ind. Appl., vol.48, no.1, pp.199-210. 
111 
[73] Pimple B. B., Vekhande V. Y., and Fernandes B. G. (2011), “A new direct torque 
control of doubly-fed induction generator under unbalanced grid voltage”, Proc. 
6th Annu. IEEE APEC Expo., pp.1576–1581. 
[74] Qizhong L., Lan Y., and Guoxiang W.(2011), “Comparison of control strategy 
for Double-Fed Induction Generator (DFIG)”, Proc. 3rd ICMTMA , vol.1, 
pp.741–744. 
[75] Quang Ng.Ph, Ditttrich A, Lan Ph.Ng(1997), “Doubly fed induction Machine as 
Generator: Control Algotrithms with Decoupling of Torque and Power Factor”, 
Electrical Engineering/ Archiv fur Elektrotechnik, pp.325-335. 
[76] Rahmatian, B., & Mirabbasi, S. (2007), ”A low-power 75 dB digitally 
programmable variable-gain amplifier in 0.18 μm CMOS”, Electrical and 
Computer Engineering, Canadian Journal of, Vol.32, No.4, pp.181-186. 
[77] Rashid, M. M., and Ahmad Wali. (2010), "Fuzzy-PID hybrid controller for point-
to-point (PTP) positioning system", American Journal of Scientific Research , 
pp.72-80. 
[78] Ruviaro M., Runcos F., Sadowski N., and Borges I. M. (2012), “Analysis and test 
results of a brushless doubly fed induction machine with rotary transformer”, 
IEEE Trans. Ind. Electron., vol. 59, no. 6, pp.2670-2677. 
[79] Santos-Martin D., Rodriguez-Amenedo J. L., and Arnalte S. (2008), “Direct 
power control applied to doubly fed induction generator under unbalanced grid 
voltage conditions”, IEEE Trans. Power Electron., vol.23, no.5, pp.2328-2336. 
[80] Satish. R. V , Zafar. J. K, ”Performance of tuned PID controller and a new hybrid 
fuzzy PD + I controller”, World Journal of Modelling and Simulation, Vol. 6 
No. 2, pp.141-149. 
[81] Sanz, A. T., Cehna, S., & Calvo, B. (2005), ”High linear digitally programmable 
gain amplifier”, Circuits and Systems, 2005. ISCAS 2005. IEEE International 
Symposium on, pp. 208-211. 
[82] Sanz, M. T., Celma, S., & Calvo, B. (2006), ”Highly Linear MOS Current 
Division Techniques for Programmable Gain Amplifiers”, Devices, Circuits and 
112 
Systems, Proceedings of the 6th International Caribbean Conference on, pp. 95-
100. 
[83] Schauder C. (1992), “Adaptive speed identification for vector control of 
induction motors without rotational transducers”, IEEE Trans. Ind. Appl., vol.28, 
no.5, pp.1054-1061. 
[84] Sinthipsomboon, Kwanchai (2011), "A hybrid of fuzzy and fuzzy self-tuning PID 
controller for servo electro-hydraulic system", Industrial Electronics and 
Applications (ICIEA) 6th IEEE Conference on, pp.220-225. 
[85] Smith G. A., and Nigim K. A. (1981), “Wind-energy recovery by a static 
Scherbius induction generator”, Proc. Inst. Elect. Eng. Gen., Transmiss. Distrib., 
vol. 128, no. 6, pp.317–324. 
[86] Sun, L., Mi, Z., Yu, Y., Wu, T., & Tian, H. (2009), ”Active power and reactive 
power regulation capacity study of DFIG wind turbine” Sustainable Power 
Generation and Supply 2009-SUPERGEN'09, IEEE International Conference 
on, pp.1-6. 
[87] Thang Nguyen Trong, Ban Nguyen Tien, Hai Nguyen Thanh (2013), “A novel 
method for excitation control of DFIG connected to the grid on the basis of 
similar signals from rotor”, International Journal Applied Mechanics and 
Materials, Vol.336-338 Industrial Instrumentation and Control Systems II, 
pp.1153-1160. 
[88] Thang Nguyen Trong, Ban Nguyen Tien, Hai Nguyen Thanh (2013), “Excitation 
Control System of DFIG Connected to the Grid on the Basis of Similar Signals 
from Rotor”, 10th IEEE-ICMA, Japan, pp.738-742. 
[89] Tohidi S., Oraee H., Zolghadri M. R., Shao S., and Tavner P. (2013), “Analysis 
and enhancement of low-voltage ride-through capability of brushless doubly fed 
induction generator”, IEEE Trans. Ind. Electron., vol.60, no.3, pp.1146-1155. 
[90] Tremblay E., Atayde S., and Chandra A. (2011), “Comparative study of control 
strategies for the doubly fed induction generator in wind energy conversion 
113 
systems: A DSP-based implementation approach”, IEEE Trans. Sustain. Energy, 
vol.2, no.3, pp. 288-299. 
[91] Uctug M. Y., Eskandarzadeh I., and Ince H. (1994), “Modelling and output 
power optimisation of a wind turbine driven double output induction generator”, 
Proc. Inst. Elect. Eng. Elect. Power Appl., vol. 141, no. 2, pp.33-38 
[92] Web site, ABB, “ABB low voltage wind turbine converters ACS800-67, 0.6 to 
2.2 MW”,  Accessed on July 2012. 
[93] Website, Schneider, ”Altivar-71”,  
/en/products-services/automation-control, Accessed on June 2012. 
[94] Wong K. C., Ho S. L., and Cheng K.W. E. 2009 (), “Direct control algorithm for 
doubly fed induction generators in weak grids,” IET Elect. Power Appl., vol. 3, 
no. 4, pp.371-380. 
[95] Xu, J., & Feng, X. (2004), ”Design of adaptive fuzzy PID tuner using 
optimization method”, Intelligent Control and Automation, 2004-WCICA 2004. 
Fifth World Congress on, Vol. 3, pp.2454-2458. . 
[96] Zhi D., and Xu L. (2007), “Direct power control of DFIG with constant switching 
frequency and improved transient performance”, IEEE Trans. Energy Convers., 
vol. 22, no. 1, pp.110-118. 
[97] Zoheir Tir, Hammoud Rajeai, Rachid Abdessemed (2010), “ Analysis and vector 
control of a cascaded doubly fed induction generator in wind energy 
applications”, Revue des Energies Renouvelables SMEE’10, pp.347-358.