Fig. 1 Single-line diagram of the wind power plant and the local load.

Fig.2 Block diagram model of the wind power plant and local load in Simulink.

Instructions: Fig. 2 illustrates the corresponding Simulink model block diagram and the procedure for

developing the block diagram is given as follows:

1.  Open MATLAB from “Start” menu.

2.  Type “slLibraryBrowser” in the Command Window to get the window of the Simulink library.

3.  Click “” icon in the tool bar and select “Blank Model” to get a new model.

4.  The DFIG block is located in Simscape → Electrical→ Specialized Power Systems→ Electrical Machines→ Wind Turbine Doubly-Fed Induction Generator (Phasor type).

• Drag & drop the model on to the new file or you can right click on the DFIG block and select the “Add block to model” .

• Save the file.

1.  Type “Powergui”  in the Simulink  library search space.  Drag & drop the “Powergui” block in to your model.

2.  Search for the following blocks and drag & drop them into your Simulink file.

• Three-phase source, constant, step, scope, clock, Three-Phase series  RLC  load, Bus creator, Bus selector, To workspace block (yout).

3.  Connect all the elements as in Fig.2.

4.  Right click the “Bus creator” → Block parameter → Set no. of inputs to “7” .

5.  Right click on the “Bus selector” → Block  parameter → Select  P(pu), Q(pu),  pitch angle, Tm, wr → Click “OK” .

6.   Double click on the “Powergui” block → Select “Solver” → Select the simulation type as “Phasor” and Frequency as “60Hz” → Click “OK” .

7.   Double click on the “Three-phase Source” and enter the following parameters:

• Phase-to-phase rms voltage = 575 V, Frequency= 60Hz, Phase angle = 0

• Tick the “Specify short-circuit level parameters” , 3-phase short circuit level = 100e6 VA, Base voltage (Vrms ph-ph) = 575, X/R ratio = 7

8.   Double click on the “Three-phase load” block and enter the following parameters :

• In the “Parameters” tab → Nominal phase-to-phase voltage = 575 V, configuration = Y (grounded), frequency = 60 Hz, active power = 100e3 W, Inductive and capacitive reactive power = 0

• In the “Load flow” tab → load type “Constant Z”

9.   Double click on the “Constant” block connected to the “Trip” in the wind turbine model → set the constant to “0”

10. Double click on the “Step” block connected to the “Wind” in the wind turbine model and set the following parameters:

• Step time - 5, Initial value - 8, Final value - 10

11. Double click on the scope and click the “View” on the tool bar of the scope and then click the “Configuration Properties” → Select the “Logging” tab → untick the box for “Limit data points to last” → Click “OK” . Do this change on all the scopes.

12. Double click on the “To Workspace” and click the “Save format” and then select the

“Array” .

13. Double click on the ‘Wind Turbine’ model and enter the following parameters:

• Select the “Generator” option → Nominal  power,  line-to-line voltage, frequency = [1.5e6/0.9 575 60], Stator  =  [0.00706 0. 171],  rotor  =  [ 0.005 0. 156],  Magnetizing inductance = 2.9, Inertia constant, friction factor, and pairs of poles = [5.04 0.01 3], Initial conditions = [0.2 0 0 0 0 0]

• Select  the “Turbine”  option  → Nominal wind  turbine  mechanical  output  power  = 1.5e6, Tracking characteristic speeds = [0.7 0.71 1.2 1.21], Power at point C - 0.73, Wind speed at point C = 12, Pitch angle controller gain = 500, Maximum pitch angle = 45, Maximum rate of change of pitch angle = 2

• Click  on  the “Display  wind  turbine  characteristics”  and  obtain  the  wind  turbine characteristics.

• Save the figure.

14. Set the “Simulation Stop Time” in the tool bar to “60” as follows:

15. Run the simulation by clicking on the “Run” icon in the tool bar.

16. Double click on all the scopes and observe the parameter variations. Click the “Auto scale” icon on the scope toolbar to view the full simulation.

Workspace The MATLAB workspace consists of the variables you create and store in memory during

a  MATLAB  session. You  add variables to the workspace  by  using functions,  running MATLAB code, and loading saved workspaces.

The Workspace browser displays the variables in your workspace. From the Workspace browser, you can select variables to view, modify, or plot.

To open the Workspace browser if it is not currently visible, do either of the following:

• Type workspace at the Command Window prompt.

• On the “Home” tab → click “Layout” . Then, under “Show” , select “Workspace” .

The variables you selected from the DFIG in the previous section (P(pu), Q(pu), pitch angle, Tm, wr) are saved in the “yout” matrix.

Fig. 3 Results of the MATLAB Workspace after running the simulation

Plotting Data MATLAB has an excellent set of graphic tools. Plotting a given data set or the results of

computation  is  possible with very few  commands.  Since,  all your data  related to the simulation  is saved  in the  matrix “yout”  in the Workspace, simply follow the following steps to plot different graphs.

17. Type the following command in the command window and press “Enter”

• plot(yout( :,1),yout(:, 2))

The x-axis  of the  graph denotes the time variable while the y-axis  represents the second output coming from the wind generator model.

18. In order to add labels to the x-axis and y-axis and a title, select “Insert” in the graph and select the appropriate labels and title. Then type the label names and the title as illustrated in Fig. 4.

19. Similarly, plot the following outputs from the wind generator in separate figures and save all the figure files. Submit the graphs in a report.

• Time vs Active power, Time vs Reactive power, Time vs Wind speed, Time vs Pitch angle, Time vs Rotor speed, Time vs Mechanical Torque

Fig. 4 Adding axes labels and titles to a graph