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Investigadores/as Institucionales

Asad, MuhammadAutor o CoautorSanchez-Fernandez, Jose AngelAutor (correspondencia)

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3 de junio de 2025
Publicaciones
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Artículo

Frequency Regulation Provided by Doubly Fed Induction Generator Based Variable-Speed Wind Turbines Using Inertial Emulation and Droop Control in Hybrid Wind-Diesel Power Systems

Publicado en: Applied Sciences-Basel. 15 (10): 5633- - 2025-05-18 15(10), DOI: 10.3390/app15105633

Autores:

Asad, M; Sánchez-Fernández, JA
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Afiliaciones

Univ Politecn Madrid, ETSI Caminos Canales & Puertos, Dept Hydraul Energy & Environm Engn, Madrid 28040, Spain - Autor o Coautor

Resumen

To modernize electrical power systems on isolated islands, countries around the world have increased their interest in combining green energy with conventional power plants. Wind energy (WE) is the most adopted renewable energy source due to its technical readiness, competitive cost, and environmentally friendly characteristics. Despite this, a high penetration of WE in conventional power systems could affect their stability. Moreover, these isolated island power systems face frequency deviation issues when operating in hybrid generation mode. Generally, under contingency or transient conditions for hybrid isolated wind-diesel power systems (WDPSs), it is only the diesel generator that provides inertial support in frequency regulation (FR) because wind turbines are unable to provide inertia themselves. Frequency deviations can exceed the pre-defined grid code limits during severe windy conditions because the diesel generator's inertial support is not always sufficient. To overcome this issue, we propose a control strategy named emulation inertial and proportional (EI&P) control for Variable-Speed Wind Turbines (VSWTs). VSWTs can also contribute to FR by releasing synthetic inertia during uncertainties. In addition, to enhance the effectiveness and smoothness of the blade pitch angle control of WTs, a pitch compensation (PC) control loop is proposed in this paper. The aim of this study was to provide optimal primary frequency regulations to hybrid wind-diesel power systems (WDPSs). Therefore, the hybrid WDPS on San Cristobal Island was considered in this study. To achieve such goals, we used the above-mentioned proposed controls (EI&P and PC) and optimally tuned them using the Student-Psychology-Based Algorithm (SPBA). The effectiveness of this algorithm is in its ability to provide the best optimum controller gain combinations of the proposed control loops. As a result, the FD in the WDPS on San Cristobal Island was reduced by 1.05 Hz, and other quality indices, such as the integral absolute error (IAE), integral square error (ISE), and controller quality index (Z), were improved by 159.65, 16.75, and 83.80%, respectively. Moreover, the proposed PC control, which was further simplified using exhaustive searches, resulted in a reduction in blade pitch angle control complexity. To validate the results, the proposed approach was tested under different sets of perturbations (sudden loss of wind generator and gradual increase in wind speed and their random behavior). Furthermore, hybrid systems were tested simultaneously under different real-world scenarios, like various sets of load or power imbalances, wind variations, and their combinations. The Simulink results showed a significant improvement in FR support by minimizing frequency deviations during transients.
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Palabras clave

AlgorithmControl supportDfig-variable-speed wind turbineDfig-vswtElectric power system controlElectric power transmission networksEnergy-storageFrequency deviationFrequency regulationFrequency regulationsFrequency stabilityHybrid isolated power systemHybrid wind dieselsImpacInertial emulationIntegrationIsolated power systemPitch compensationPlantSolar fuelsSwarm optimizationSynthetic inertiaVariable speed wind turbinesWind turbinesWind-diesel power systeWind-diesel power systemWindmillWind–diesel power system

Indicios de calidad

Impacto bibliométrico. Análisis de la aportación y canal de difusión

El trabajo ha sido publicado en la revista Applied Sciences-Basel debido a la progresión y el buen impacto que ha alcanzado en los últimos años, según la agencia WoS (JCR), se ha convertido en una referencia en su campo. En el año de publicación del trabajo, 2025, se encontraba en la posición 50/179, consiguiendo con ello situarse como revista Q2 (Segundo Cuartil), en la categoría Engineering, Multidisciplinary. Destacable, igualmente, el hecho de que la Revista está posicionada en el Cuartil Q2 para la agencia Scopus (SJR) en la categoría Engineering (Miscellaneous).

Independientemente del impacto esperado determinado por el canal de difusión, es importante destacar el impacto real observado de la propia aportación.

Según las diferentes agencias de indexación, el número de citas acumuladas por esta publicación hasta la fecha 2026-04-26:

  • WoS: 5
  • Scopus: 5
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Impacto y visibilidad social

Desde la dimensión de Influencia o adopción social, y tomando como base las métricas asociadas a las menciones e interacciones proporcionadas por agencias especializadas en el cálculo de las denominadas “Métricas Alternativas o Sociales”, podemos destacar a fecha 2026-04-26:

  • La utilización de esta aportación en marcadores, bifurcaciones de código, añadidos a listas de favoritos para una lectura recurrente, así como visualizaciones generales, indica que alguien está usando la publicación como base de su trabajo actual. Esto puede ser un indicador destacado de futuras citas más formales y académicas. Tal afirmación es avalada por el resultado del indicador “Capture” que arroja un total de: 4 (PlumX).

Con una intencionalidad más de divulgación y orientada a audiencias más generales podemos observar otras puntuaciones más globales como:

    Es fundamental presentar evidencias que respalden la plena alineación con los principios y directrices institucionales en torno a la Ciencia Abierta y la Conservación y Difusión del Patrimonio Intelectual. Un claro ejemplo de ello es:

    • El trabajo se ha enviado a una revista cuya política editorial permite la publicación en abierto Open Access.
    • Asignación de un Handle/URN como identificador dentro del Depósito en el Repositorio Institucional: https://oa.upm.es/89710/

    Como resultado de la publicación del trabajo en el repositorio institucional, se han obtenido datos estadísticos de uso que reflejan su impacto. En términos de difusión, podemos afirmar que, hasta la fecha

    • Visualizaciones: 129
    • Descargas: 155
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    Análisis de liderazgo de los autores institucionales

    Existe un liderazgo significativo ya que algunos de los autores pertenecientes a la institución aparecen como primer o último firmante, se puede apreciar en el detalle: Primer Autor (ASAD, MUHAMMAD) y Último Autor (SANCHEZ FERNANDEZ, JOSE ANGEL).

    el autor responsable de establecer las labores de correspondencia ha sido SANCHEZ FERNANDEZ, JOSE ANGEL.

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    Reconocimientos ligados al ítem

    This research was funded by Universidad Politecnica de Madrid under grant number RP2304330031.
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