Anti-windup generalized predictive controller applied to a DFIG-based wind turbine

This paper presents a continuous time predictive current controller applied to DFIG-based wind turbine. The controller design is based on the rotor current model and its tuning is carried out by adjusting two parameters. The first parameter is responsible for the continuous-time horizon and the second parameter tunes the filter, which is responsible to reduce electromagnetic torque/ instantaneous power ripple. Moreover, it addresses windup problems since the saturation model is part of the loop control. The simple tuning procedure and anti-windup scheme are the benefits of the proposed controller. The robustness of the design controller is verified by increasing the rotor’s resistance, so that the uncontrolled instantaneous power oscillations are reduced when compared with the conventional PI controller. Experimental results were carr Este trabalho apresenta uma nova estratégia de controle preditivo aplicada a um sistema de geração eólico baseado em DFIG. O projeto do controlador baseia-se em um modelo matemático da malha de corrente do rotor e sua sintonia é efetuada através de dois parâmetros de ajuste, um para obter uma resposta rápida ao seguimento de referência e o outro para reduzir as oscilações no sinal de controle. O primeiro parâmetro de ajuste utiliza horizonte de predição contínuo ao invés do tradicional horizonte discreto, o qual possibilita uma melhor sintonia do controlador, e o segundo baseia-se no projeto de um filtro para diminuir as oscilações no conjugado eletromagnético e nas potências instantâneas produzidas pelo sistema. Além disso, propõe-se a inclusão do modelo da saturação no controlador para evitar problemas de windup. A vantagem do uso deste controlador consiste na sua simplicidade de sintonia e capacidade de reduzir o tempo de permanência do sinal de controle em saturação, caso ocorra, e manter o sistema estável na saída desta não linearidade. É verificada a robustez do controlador proposto quando a resistência do rotor da máquina é aumentada, reduzindo as variações de potência não controladas ao ser comparado com controlador PI tradicional. Resultados experimentais são obtidos utilizando um protótipo de 3,7kW que mostram a eficácia do controlador desenvolvido quando o sistema é submetido a variações de potência, velocidade do rotor e afundamento de tensão simétrico.