This paper presents the generalized dynamic modeling of self-excited induction generator (SEIG) using state-space approach. The proposed dynamic model consists of induction generator; self-excitation capacitance and load model are expressed in stationary d-q reference frame with the actual saturation curve of the machine. An artificial neural network model is implemented to estimate the machine magnetizing inductance based on the knowledge of magnetizing current. The dynamic performance of SEIG is investigated under no load, with the load, perturbation of load, short circuit at stator terminals, and variation of prime mover speed, variation of capacitance value by considering the effect of main and cross-flux saturation. During voltage buildup the variation in magnetizing inductance is taken into consideration. The performance of SEIG system under various conditions as mentioned above is simulated using MATLAB/SIMULINK and the simulation results demonstrates the feasibility of the proposed system.
Modeling of engine-generator system and its control responses are investigated using high performance generator controller. The nonlinear engine is modeled using mean torque production model based on experimental engine map. In case of diesel engine. the amount of injected fief is decided by engine controller depending on the APS(Acceleration Position Sensor) value. An electromechanical generator model contains electrical circuits and moment of inertia. The generator controller maximizes the performance of generator using decoupling and linearized current feedback control. The generator control system consists of 3-phase IGBT inverter and controller board based on 32 bit floating point DSP. Field oriented control algorithm with digital current feedback control at 10kHz sampling enabled high performance torque and speed control of induction machine. Not only the steady state but also the transient state responses can be evaluated through a batch test of the engine generator system. Developed engine and generator modeling and control can be utilized in various applications such as Series Hybrid Electric Vehicle(SHEV), engine-generator for emergency, and other hybrid generation systems.
KIEE International Transaction on Electrical Machinery and Energy Conversion Systems
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제5B권4호
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pp.331-336
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2005
With increasing emphasis on non-conventional energy systems and autonomous power generation, development of improved and appropriate generating systems has recently taken on greater significance. This paper describes the performance analysis of a single phase self-excited induction generator (SEIG), suitable for autonomous/standby power systems. The system is also appropriate for wind energy systems and small portable systems. Both windings of the induction machine, the main and the auxiliary, are utilized. One winding will be devoted to the supply excitation current only, by being connected to the excitation capacitor, while the load is connected across the other winding. As the design of excitation, the minimum of self-excited capacitor connected auxiliary winding is determined as the suitable value using a circuit equation of auxiliary winding. For the steady state analysis, the equivalent circuit of the single-phase induction generators is used as a basis for modeling using the double-revolving field theory. The validity of the designed generator system is confirmed by experimental and computed results.
This paper presents a modeling and simulation of a grid-connected wind turbine generation system with respect to wind variations, starting of large induction motor and three-phase fault in the system, and investigates voltage variations of the system for disturbances. It describes the modeling of the wind turbine system including the drive train model, induction generator model, and grid-interface model on MATLAB/Simulink. The simulation results show the variation of the generator torque, the generator rotor speed, the pitch angle, terminal voltage, system voltage, fault current, and real/reactive power output, etc. Case studies demonstrate that the pitch angle control is carried out to achieve maximum power extraction for wind speed variations, starting of a large induction motor causes a voltage sag due to a large starting current, and a fault on the system influences on the output of the wind turbine generator.
The paper presents a digital speed control approach of induction motor systems by using a digital redesign method and adopting a well known 2nd order model as the system model equation. The basic concept using the modeling equation is induced from the control theory stand point such that we can describe usually the motor system connected by inverter, generator and load etc. just as a mechanical system to be controlled. The concept does not demand us the complicated vector-based modeling equation adopted in the traditional methods for the speed control of induction motor. The effectiveness of the servo control system composed by the above mentioned design concept is illustrated by the experimental results in the presence of step reference change and generator load variation. It is observed from the experimental results that the steady state error of the experimental set up becomes zero after some regulation time and the induction motor system is robust in spite of reference signal change and load variation of generator.
Transactions on Electrical and Electronic Materials
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제18권5호
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pp.265-272
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2017
This paper presents the dynamic modeling, analysis, and control of an AC/DC/AC-assisted, self-excited induction generator connected to the grid. The dynamic model includes wind turbine models with pitch control, gear boxes, self-excited induction generators, excitation capacitance, inductive load models, controlled six-pulse rectifiers, and novel state-space models of a grid-connected inverter. The system has been simulated to verify its capabilities of buildup voltage, stator flux response, stator phase current, electromagnetic torque, and magnetizing inductance variation during both the dynamic and steady states with a variable-speed prime mover. The complete setup of the above dynamic models was simulated using MATLAB/SIMULINK.
The detail simulation modeling of fully-fed induction generator is investigated through PC based MATLAB/Simulink environment. Generator's stator currents are controlled by indirect vector control method. In this method, generator side converter controls the maximum excitation (air gap flux) by stator d-axis current and controls generator torque by stator q-axis current. Induction generator speed is controlled by tip speed ratio (TSR) upon the wind speed variations in order to generate the maximum output power. The generator torque model is specified as a 3-blade wind turbine with rating, then, the model is simulated under normal operating condition and three different fault conditions. The matlab model designed for fully-fed induction generator based wind farm provides good performance under normal and grid fault conditions. It provides good results for different pwm techniques and fault conditions except the single-phase line to ground fault, which should be verified with real time data from wind farms.
This paper analyzes the dynamic characteristics for doubly-fed induction generator(DFIG) in wind turbine system. This paper presents a modeling and simulation of a grid-connected wind turbine generation system for dynamics analysis on MATLAB/Simulink, and analyzes the responses DFIG wind turbine system for stiffness of linked system. Simulation results show the variations of generator's active/reactive output, terminal voltage, fault current, etc.
본 논문은 도서지역에서 현실적으로 가장 간단히 적용될 수 있는 풍력-디젤 하이브리드 발전시스템의 모델링 방법을 제시하였다. 모델링 대상으로는 풍력발전기는 농형유도발전기를, 디젤발전기는 동기발전기를 대상으로 하였고, 각각에 대한 파라미터 설정과 제어기의 모델링은 현재 제작 및 판매되고 있는 소용량급들에 대한 자료수집과 분석을 통하여 도출된 기준값에 근거하였다. 제안된 풍력-디젤 하이브리드 발전시스템 모델링방법의 타당성을 입증하기 위하여 국내 낙도지역을 대상으로 하여 모델링하고, 그 결과를 시뮬레이션하여 고찰하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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