This article presents a novel adaptive backstepping based nonlinear control scheme incorporated with machine loss reduction and parameter uncertainties for grid-connected doubly fed induction generator (DFIG) driven wind energy conversion system (WECS). The proposed nonlinear controller is developed to stabilize both the grid and rotor side current control loops of direct-drive DFIG-based WECS. Traditional feedback linearization controllers are sensitive to system parameter variations and disturbances on DFIG-based WECS, which demands advanced control techniques for stable and efficient performance considering the nonlinear system dynamics. The proposed nonlinear controller incorporates the system uncertainty and nonlinearities while ensuring the stability of the drive system through Lyapunov stability criteria. A machine loss reduction algorithm is also incorporated to achieve enhanced efficiency. The performance of the proposed nonlinear scheme is compared with conventional benchmark fixed gain proportional-integral control and sliding mode control scheme for the rotor-side converter controller. The proposed nonlinear controller for DFIG-based WECS integrated with machine loss reduction scheme is successfully implemented in real time using DSP board DS 1104 for a prototype 350 W DFIG. The simulation and experimental results prove the efficacy of the proposed scheme under variable operating conditions such as wind speed variation, grid voltage disturbances, and parameter uncertainties.

中文翻译：

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结合机损降低方案的基于双馈电机的 WECS 的非线性控制操作

本文提出了一种新颖的基于自适应反推的非线性控制方案，该方案结合了并网双馈感应发电机 (DFIG) 驱动的风能转换系统 (WECS) 的机器损耗降低和参数不确定性。所提出的非线性控制器被开发用于稳定基于直接驱动 DFIG 的 WECS 的电网和转子侧电流控制回路。传统的反馈线性化控制器对基于 DFIG 的 WECS 上的系统参数变化和扰动很敏感，这需要考虑到非线性系统动力学的先进控制技术来实现稳定和高效的性能。所提出的非线性控制器结合了系统的不确定性和非线性，同时通过李雅普诺夫稳定性准则确保驱动系统的稳定性。还结合了机器损耗减少算法以提高效率。将所提出的非线性方案的性能与转子侧变流器控制器的常规基准固定增益比例积分控制和滑模控制方案进行比较。使用 DSP 板 DS 1104 为原型 350 W DFIG 成功地实时实施了基于 DFIG 的 WECS 与机器损耗降低方案集成的非线性控制器。仿真和实验结果证明了该方案在风速变化、电网电压扰动和参数不确定等可变运行条件下的有效性。将所提出的非线性方案的性能与转子侧变流器控制器的常规基准固定增益比例积分控制和滑模控制方案进行比较。使用 DSP 板 DS 1104 为原型 350 W DFIG 成功地实时实施了基于 DFIG 的 WECS 与机器损耗降低方案集成的非线性控制器。仿真和实验结果证明了该方案在风速变化、电网电压扰动和参数不确定等可变运行条件下的有效性。将所提出的非线性方案的性能与转子侧变流器控制器的常规基准固定增益比例积分控制和滑模控制方案进行比较。使用 DSP 板 DS 1104 为原型 350 W DFIG 成功地实时实施了基于 DFIG 的 WECS 与机器损耗降低方案集成的非线性控制器。仿真和实验结果证明了该方案在风速变化、电网电压扰动和参数不确定等可变运行条件下的有效性。使用 DSP 板 DS 1104 为原型 350 W DFIG 成功地实时实施了基于 DFIG 的 WECS 与机器损耗降低方案集成的非线性控制器。仿真和实验结果证明了该方案在风速变化、电网电压扰动和参数不确定等可变运行条件下的有效性。使用 DSP 板 DS 1104 为原型 350 W DFIG 成功地实时实施了基于 DFIG 的 WECS 与机器损耗降低方案集成的非线性控制器。仿真和实验结果证明了该方案在风速变化、电网电压扰动和参数不确定等可变运行条件下的有效性。