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Información del artículo

Coordinated Multi-Loop Control Design of VSM-Controlled DFIGs in Wind Farm to Tackle Intra-Machine Controller Interactions

J. García-Aguilar, A. García-Cerrada, J. Zamora, E.J. Bueno, E. Saiz, A. Muñoz-Babiano, M.E. Zarei

Journal of Modern Power Systems and Clean Energy

Resumen:

The displacement of synchronous generators by converter-interfaced renewable energy sources requires wind farms to provide inertia, damping, and voltage support, particularly in increasingly weak grids. Based on classical frequency domain loop-shaping techniques, this paper presents a coordinated multi-loop control design methodology for virtual synchronous machine (VSM)-controlled doubly-fed induction generators (DFIGs) in a wind farm to tackle the intra-machine controller interactions. Starting from an initial design and a full small-signal linearisation, the procedure redesigns every local open loop to meet explicit phase margin targets through a single and prioritised iteration. The resulting controllers achieve step responses and stability margins close to those programmed at the design stage, despite the cross coupling between control loops. Results can be improved further if a few more design it erations are carried out. Since the controller synthesis relies exclusively on classical loop-shaping tools available in commercial simulation suites, it is directly applicable to industrial-scale projects.


Resumen divulgativo:

La proliferación de las fuentes de energía renovable que se incorporan en la red eléctrica a través de convertidores electrónicos hace que las interacciones entre los algoritmos de control de estos convertidores puedan afectar a la estabilidad de la red. En este artículo se propone un método para cuantificar esas interacciones y para tenerlas en cuenta en el diseño de cada uno de los controles de estos dispositivos.


Palabras Clave: Doubly-fed induction generator (DFIG), frequency- domain analysis, grid-forming (GFM) control, multiloop control, small-signal stability, virtual synchronous machine (VSM), weak grid.


Índice de impacto JCR-JIF y cuartil WoS: 6,200 - Q1 (2025)

Referencia DOI: DOI icon https://doi.org/10.35833/MPCE.2025.000640

In press: Abril 2026.



Cita:
J. García-Aguilar, A. García-Cerrada, J. Zamora, E.J. Bueno, E. Saiz, A. Muñoz-Babiano, M.E. Zarei, "Coordinated Multi-Loop Control Design of VSM-Controlled DFIGs in Wind Farm to Tackle Intra-Machine Controller Interactions", Journal of Modern Power Systems and Clean Energy, doi: 10.35833/MPCE.2025.000640

    Líneas de investigación:
  • Electrónica de potencia
  • Estabilidad: Estabilidad de gran perturbación, ajuste de protecciones de deslastre de cargas por frecuencia, control de la excitación, estabilidad de pequeña perturbación, ajuste de estabilizadores del sistema de potencia, identificación de modelos de reguladores
    Grupos de investigación:
  • Instituto de Investigación Tecnológica (IIT)
    ODS:
  • Objetivo 7: Energía asequible y no contaminante
  • Objetivo 9: Industria, innovación e infraestructuras