Artículo Académico / Academic Paper
Recibido: 30-10-2020, Aprobado tras revisión: 23-07-2021
Forma sugerida de citación: Pozo, A.; Muñoz, E.; Ayala, E. (2021). “Direct Speed Control of a 9 MW DFIG Wind Turbine”.
Revista Técnica “energía”. No. 18, Issue I, Pp. 11-18
ISSN On-line: 2602-8492 - ISSN Impreso: 1390-5074
© 2021 Operador Nacional de Electricidad, CENACE
Direct Speed Control of a 9 MW DFIG Wind Turbine
Control de Velocidad Directo de un Aerogenerador de 9 MW
N. Pozo
1
E. Muñoz
1
E. Ayala
1
1
Universidad Politécnica Salesiana, Calle Vieja 12-30 and Elia Liut Ave., Cuenca - Ecuador.
Mechatronics Engineering Department.
E-mail: apozoa@est.ups.edu.ec;emunozp2@est.ups.edu.ec
eayala@ups.edu.ec
Abstract
This article proposes the implementation of a
Maximum Power Point Tracking (MPPT)
controller for a Doubly Fed Induction
Generator (DFIG) wind turbine using a
Luenberger observer. The implementation is
based on the Direct Speed Control (DSC)
strategy including a state observer which
operates according to the reference current
used for the power converter control.
Moreover, this controller allows to regulate the
Low Shaft Speed (LSS) for a better MPPT
within the operating zone before the pitch
controller command is activated, improving the
power extraction manifested in the Power
Coefficient (
) value.
This control strategy has been validated in a 9
MW DFIG wind turbine system by means of
the simulation in Matlab-Simulink and the
Fatigue, Aerodynamic, Structure and
Turbulence (FAST) software. The performance
of the technique has been evaluated under
normal operating conditions and the
incorporation of 10% white noise for testing the
robustness. Implementing the state observer,
the wind turbine system responds more
sensitively to the presence of disturbances in the
mechanical system. The technique allows to
increase the power extraction.
Resumen
Este articulo propone la implementación de un
control Seguimiento del Punto Máximo de
Potencia (MPPT) en un sistema de turbina de
viento basado en un Generador de Inducción
Doblemente Alimentado (DFIG), de sus siglas
en inglés, utilizando un observador de
Luenberger. La implementación se basa en la
estrategia de Control de Velocidad Directo
(DSC) con la incorporación de un observador
de estados el cual opera en función de la
corriente de referencia y la señal del Eje de Baja
Velocidad (LSS), este sistema permite un mejor
MPPT dentro de la zona de operación
mejorando la extracción de potencia reflejada
en el valor del Coeficiente de Potencia (
).
La estrategia de control fue validada en un
sistema de aerogenerador DFIG de 9 MW
mediante la simulación en Matlab-Simulink y
Fatigue, Aerodynamic, Structure and
Turbulence (FAST) y el desempeño de la
técnica fue evaluada en condiciones de
operación normal y la incorporación de ruido
blanco. Con el observador de estados, el sistema
de aerogenerador responde con mayor
sensibilidad ante la presencia de perturbaciones
en el sistema mecánico. La técnica mejora la
capacidad de respuesta en términos de
extracción de potencia.
Index terms Power coefficient, MPPT, direct
speed control, DFIG, wind turbine, white noise.
Palabras clave Coeficiente de potencia,
MPPT, control de velocidad directo, DFIG,
aerogenerador, ruido blanco.
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