Study on passivity-based control of voltage source PWM DC/AC inverter

Mu, Kun; Ma, Xiaoyu; Mu, Xiaobin; Zhu, Dalei

doi:10.1109/emeit.2011.6023889

Cited by 8 publications

(8 citation statements)

References 3 publications

Supporting

Mentioning

Contrasting

Unclassified

Order By: Relevance

“…Some major control strategies which have applied the power electronic systems in past decades are hysteresis control, adaptive fuzzy logic control, PI control, model predictive control (MPC), robust control and so on. [26][27][28][29][30][31][32][33][34] In most of the research studies, [29][30][31][32][33][34] PI and PID controllers are implemented to control the three-phase PWM VSI for the reason that PI and PID controllers are simple and convenient and widely implemented in industrial applications. In recent times, with the development of computer technology, and many advantages of FO controls, the use of the generalized form of PI and PID controllers which are FOPI and FOPID is becoming widespread instead of the classical PI and PID controllers.…”

Section: Methodsmentioning

confidence: 99%

See 1 more Smart Citation

Application of fractional-order voltage controller in building-integrated photovoltaic and wind turbine system

Gül

Tan

2019

Measurement and Control

View full text Add to dashboard Cite

The share of electricity generation based on clean, inexhaustible and continuous energy sources, such as solar and wind, in total energy production, is rising day by day due to its significant advantages such as having the less negative impact on global climate and environmental pollution and not requiring fuel for energy production. It is reported that commercial and residential buildings correspond to about 20.1% of the world energy consumption, so it is necessary to provide energy needs of buildings with hybrid renewable energy systems. When using non-continuous energy sources such as solar panel and wind turbines, it is important to ensure ensuring a stable and quality power flow to the building while the power demands of building show very sharp variability. This work presents a voltage control system using fractional-order operators in the smart residential building-integrated hybrid renewable power plant (solar + wind). In this research article, fractional-order proportional–integral/proportional–integral–derivative controllers are proposed on a synchronous frame for a pulse-width modulation based three-phase voltage source inverter in residential building-integrated solar panel and wind turbines system (building-integrated photovoltaic/wind turbine system) in order to improve the quality of injected voltage to building. When comparing the effect of closed-loop voltage control system with integer order controllers (proportional–integral and proportional–integral–derivative) on the power quality at the building distribution by analyzing the simulation results for proposed case study, use of fractional-order voltage controllers for nonlinear system such as building integrated with hybrid renewable sources is more suitable than using integer order voltage controllers.

show abstract

Section: Methodsmentioning

confidence: 99%

“…Various researches in practical systems indicate that FO controllers perform better related to transient response and robustness. 32–34…”

Section: Methodsmentioning

confidence: 99%

Application of fractional-order voltage controller in building-integrated photovoltaic and wind turbine system

Gül

Tan

2019

Measurement and Control

View full text Add to dashboard Cite

show abstract

“…In electricity, the two historical topics have been electrical machines and power electronics converters, specially switched power converter with constant power loads in dc/dc [13][14][15], nonlinear loads [16], dc/ac converter [17] and Pasivity based PI controls [18] among others. Hybrid energy control [19][20][21][22] and PBC-fuzzy logic are studied in [23] and [24].…”

Section: Passivity Based Controlmentioning

confidence: 99%

“…From (16), retaking the original variables (X = V and u = P ) and defining n as the number of converters that operate in island mode, it can be obtained the control signal for k node as defined in (17).…”

Section: Pbc For Dc-mgmentioning

confidence: 99%

Passivity-Based Control for DC-Microgrids with Constant Power Terminals in Island Mode Operation

Murillo-Yarce

Garcés-Ruiz

Escobar-Mejía

2018

Rev. Fac. Ing. Univ. Antioquia

View full text Add to dashboard Cite

This paper presents a Passivity Based Control (PBC) for a dc microgrid. PBC is commonly used in electrical systems such as power electronics converters and electric machines, but there are few applications in microgrids operating in island mode. PBC is based on properties of passive systems and energy exchange between subsystems. The proposed strategy performs primary and secondary control of the hierarchical architecture. Local communications and measurements are needed at the nodes where dc/dc converters are placed. Simulation studies are performed in MATLAB to validate the control in a realistic test system composed of renewable energies sources, loads and energy storage units. Results show that the proposed control ensures stability and fast response of the dc-bus voltage under different operating conditions. RESUMEN: Este artículo presenta un Control Basado en Pasividad (CBP) de una microrred DC.El CBP se utiliza conmunmente en sistemas eléctricos como convertidores electrónicos de potencia y máquinas eléctricas, pero hay pocas aplicaciones en microrredes que operan en forma aislada. El CBP se fundamenta en las propiedades de los sistemas pasivos y en el intercambio de energía entre subsistemas. La estrategia propuesta desarrolla control primario y secundario de la arquitectura de control jerárquico. Son necesarias comunicaciones locales y mediciones en los nodos donde se ubican convertidores dc/dc. Estudios de simulación son realizados en MATLAB para validar el control en un sistema de prueba real compuesto por fuentes de energía renovables, cargas y unidades de almacenamiento de energía. Los resultados muestran que el control propuesto garantiza estabilidad y rápida respuesta del voltaje del bus dc bajo diferentes condiciones de operación.

show abstract

“…Όπως φαίνεται στο σχήµα 7.8, η πρώτη κύρια διάκριση των ελεγκτών µε διαµόρφωση PWM αφορά στους γραµµικούς (linear) και στους µη γραµµικούς ελεγκτές (Non -linear). Οι µη γραµµικοί ελεγκτές διακρίνονται µε τη σειρά τους στους ελεγκτές παθητικότητας (passivity) [274] και τους ασαφείς (fuzzy) ελεγκτές [275], ενώ οι γραµµικοί ελεγκτές αποτελούνται από τον αναλογικόολοκληρωτικό ελεγκτή (Proportional -Integral, PI) [272], τον έλεγχο deadbeat [276], ο οποίος ανήκει στην οικογένεια των προβλεπτικών (predictive) ελεγκτών [277], τους ελεγκτές συντονισµού (resonant) [278] και τους επαναληπτικούς (repetitive) ελεγκτές [279]. Για περισσότερες πληροφορίες επί των διαφόρων τύπων ελεγκτών, ο αναγνώστης µπορεί να ανατρέξει στη σχετική βιβλιογραφία συστηµάτων ελέγχου [272], [280].…”

Section: έλεγχος διασυνδεδεµένων φ/β συστηµάτων σε συνθήκες κανονικής λειτουργίας -ανασκόπηση βιβλιογραφίαςunclassified

Συμβολή Στο Σχεδιασμό Ηλεκτρονικών Μετατροπέων Ισχύος Για Διασυνδεδεμένα Με Το Δίκτυο Χαμηλής Τάσης Φωτοβολταϊκά Συστήματα

Περπινιάς¹

View full text Add to dashboard Cite

Η παρούσα διδακτορική διατριβή αναφέρεται σε διεσπαρμένες Φωτοβολταϊκές (Φ/Β) μονάδες (κτιριακά Φ/Β συστήματα) ισχύος 1–20kW, που συνδέονται στο δίκτυο διανομής χαμηλής τάσης. Ειδικότερα, το αντικείμενο της εργασίας εστιάζεται στη διερεύνηση της μεθοδολογίας ελέγχου και της συμπεριφοράς των αντιστροφέων, μέσω των οποίων συνδέονται οι Φ/Β συστοιχίες με το δίκτυο διανομής χαμηλής τάσης, ύστερα από σφάλμα σε κάποιο από τα σημεία σύνδεσης των μονάδων αυτών με το δίκτυο.Βασικός σκοπός της διατριβής είναι η συμβολή της στον τομέα των Φ/Β μονάδων διεσπαρμένης παραγωγής και επικεντρώνεται στην επίτευξη υψηλού επιπέδου διείσδυσης των κτιριακών Φ/Β μονάδων στο δίκτυο διανομής χαμηλής τάσης. Η πραγματοποίηση αυτού του σκοπού προϋποθέτει τον κατάλληλο σχεδιασμό και έλεγχο των Φ/Β αντιστροφέων, ώστε να ανταποκρίνονται με τρόπο επικουρικό ως προς το δίκτυο σε περίπτωση διαταραχής (disturbance), σύμφωνα με τις απαιτήσεις των νέων κωδικών δικτύου.Οι κύριοι στόχοι που έπρεπε να εκπληρωθούν για την επιτυχή ολοκλήρωση της παρούσας διατριβής ήταν οι ακόλουθοι:Η βιβλιογραφική διερεύνηση των νέων κωδικών δικτύου και ειδικότερα της απαίτησης για ικανότητα αδιάλειπτης λειτουργίας (Fault Ride Through Capability, FRTC) των μονάδων διεσπαρμένης παραγωγής σε περίπτωση σφάλματος του δικτύου.Η διερεύνηση της συμπεριφοράς, καθώς και των επιπτώσεων των παραμέτρων σχεδιασμού, των συνδεδεμένων διεσπαρμένων Φ/Β συστημάτων στο δίκτυο διανομής χαμηλής τάσης, σε περίπτωση μόνιμου σφάλματος, όταν εφαρμόζεται μια μεθοδολογία ελέγχου τέτοια, ώστε να αποκρίνονται ως συμβατικές σύγχρονες γεννήτριες .Η διερεύνηση της ικανότητας επίτευξης υψηλού επιπέδου διείσδυσης των Φ/Β μονάδων χαμηλής τάσης σε ένα ακτινικό δίκτυο διανομής μέσω ενός βέλτιστου σχεδιασμού τους.Η επινόηση μιας μεθοδολογίας ελέγχου για τα Φ/Β συστήματα ενός δικτύου διανομής χαμηλής τάσης, η οποία θα πρέπει αφενός μεν να ικανοποιεί την εύρυθμη λειτουργία του Φ/Β συστήματος σε μόνιμη κατάσταση, αφετέρου δε να συμβάλει στην ικανοποίηση της απαίτησης FRTC σε περίπτωση σφάλματος.Αρχικά, διενεργείται μια βιβλιογραφική ανασκόπηση των μέχρι πρότινος κανόνων λειτουργίας των διεσπαρμένων μονάδων και κυρίως των διασυνδεδεμένων Φ/Β συστημάτων χαμηλής τάσης, σε περίπτωση σφάλματος του δικτύου. Κατόπιν, παρουσιάζονται οι κώδικες δικτύου της τελευταίας δεκαετίας, με τους οποίους εισάγεται σε υψηλής ισχύος μονάδες διεσπαρμένης παραγωγής, η απαίτηση FRTC. Τέλος, παρουσιάζονται οι πρόσφατες εξελίξεις που αφορούν τους νεοεισαχθέντες κώδικες ορισμένων ενεργειακών αγορών για το δίκτυο χαμηλής τάσης και ιδίως αυτούς που αφορούν τα Φ/Β συστήματα.Έπειτα, λαμβάνοντας υπόψη την ενσωμάτωση των νέων κωδικών δικτύου στα Φ/Β συστήματα χαμηλής τάσης και την απόκριση των κλασσικών γεννητριών σε υψηλότερα επίπεδα τάσης όσον αφορά την ικανοποίηση της απαίτησης FRTC, διερευνάται η συμπεριφορά των Φ/Β συστημάτων χαμηλής τάσης, όταν ελέγχονται κατά τέτοιο τρόπο ώστε η λειτουργική τους συμπεριφορά κατά τη διάρκεια διαταραχών, να είναι παρόμοια με αυτή των συμβατικών γεννητριών. Ως παράμετροι της διερεύνησης χρησιμοποιούνται το επίπεδο διείσδυσης, η διασπορά και η εμπέδηση της επαγωγής που εμπεριέχεται στο μετατροπέα των διεσπαρμένων Φ/Β γεννητριών.Ως πρώτο βήμα της διερεύνησης, εξάγονται αναλυτικοί τύποι υπολογισμού των τάσεων των ζυγών και των ρευμάτων των Φ/Β μετατροπέων, σε περιπτώσεις μόνιμων τριφασικών σφαλμάτων σε οποιοδήποτε ζυγό ενός ακτινικού δικτύου διανομής χαμηλής τάσης. Για τις ανάγκες της διερεύνησης αυτής, οι Φ/Β μονάδες μοντελοποιούνται ως πηγές τάσης σε σειρά με την εμπέδηση που εμπεριέχεται στο μετατροπέα μέσω του οποίου συνδέονται στο δίκτυο.Ως δεύτερο βήμα της διερεύνησης, εξετάζεται η επίδραση των παραμέτρων στις προαναφερθείσες ηλεκτρικές ποσότητες και εξάγονται σημαντικά συμπεράσματα όσον αφορά την επιλογή των παραμέτρων και τις δυνατότητες ικανοποίησης της απαίτησης FRTC.Στη συνέχεια, διερευνάται η ικανότητα επίτευξης υψηλού επιπέδου διείσδυσης των Φ/Β μονάδων χαμηλής τάσης σε ένα ακτινικό δίκτυο διανομής χαμηλής τάσης. Για το σκοπό αυτό, προτείνεται ένας βέλτιστος σχεδιασμός των Φ/Β μονάδων με παραμέτρους την τιμή της εμπέδησης που εμπεριέχεται στο μετατροπέα, καθώς και το επίπεδο διείσδυσης, ούτως ώστε να επιτυγχάνεται η μέγιστη δυνατή τάση στους ζυγούς διασύνδεσης των Φ/Β μονάδων, κατά τη διάρκεια ενός μόνιμου σφάλματος σε οποιοδήποτε ζυγό του δικτύου διανομής. Με τον τρόπο αυτό πραγματοποιείται η όσο το δυνατόν μεγαλύτερη επιμήκυνση του χρόνου παραμονής των Φ/Β μονάδων στο δίκτυο, σύμφωνα με την απαίτηση FRTC. Λαμβάνοντας υπόψη τα αποτελέσματα της βελτιστοποίησης και τους περιορισμούς που τίθενται αναφορικά με τη συνεισφορά των Φ/Β αντιστροφέων σε περίπτωση σφάλματος, προτείνεται κατάλληλος σχεδιασμός του μετατροπέα, ούτως ώστε να ικανοποιούνται οι απαιτήσεις που τίθενται από τους νέους κώδικες δικτύου.Σε επόμενο στάδιο, με τη βοήθεια μια εκτενούς βιβλιογραφικής αναζήτησης, σχεδιάζεται, μοντελοποιείται και αναλύεται η μεθοδολογία ελέγχου ενός πλήρους Φ/Β συστήματος αποτελούμενου από Φ/Β συστοιχία ισχύος 6kWp και αντιστροφέα, το οποίο συνδέεται σε δίκτυο διανομής χαμηλής τάσης και τροφοδοτεί ένα φορτίο. Αρχικά, περιγράφεται και προσομοιώνεται η διαδικασία συγχρονισμού και ελέγχου του Φ/Β συστήματος σε συνθήκες κανονικής λειτουργίας, ενώ πιστοποιείται η ορθή λειτουργία του τόσο σε σταθερές, όσο και σε μεταβαλλόμενες περιβαλλοντικές συνθήκες.Κατόπιν, λαμβάνοντας υπόψη τα συμπεράσματα που προέκυψαν από τη διερεύνηση, σε περίπτωση σφάλματος, της συμπεριφοράς των Φ/Β συστημάτων ως συμβατικές σύγχρονες γεννήτριες, προτείνεται μια σημαντική βελτίωση του αρχικού ελέγχου, ώστε το κάθε Φ/Β σύστημα να αποκρίνεται κατάλληλα και σε μεταβατικές καταστάσεις που οφείλονται σε σφάλματα στο ζυγό διασύνδεσης. Με τον διαφοροποιημένο αυτόν έλεγχο επιτυγχάνεται η λειτουργία του Φ/Β συστήματος εντός των εγγενών περιορισμών που τίθενται από τη συμπεριφορά των Φ/Β συστοιχιών και του μετατροπέα, ενώ παράλληλα ικανοποιείται και η απαίτηση FRTC, με έμφαση στην έγχυση αέργου ισχύος στο σημείο διασύνδεσης κατά τη διάρκεια του σφάλματος. Επιπλέον, μελετάται η μεταβατική απόκριση του συστήματος για διάφορες περιπτώσεις σφάλματος και τιμών της εμπέδησης που εμπεριέχεται στον αντιστροφέα, καθώς και κατά την επαναφορά της στα αρχικά επίπεδα λειτουργίας. Ακόμα, παρατίθενται τα συμπεράσματα που προκύπτουν αναφορικά με τα πλεονεκτήματα της προτεινόμενης μεθόδου σε σχέση με άλλες που έχουν παρουσιαστεί στη βιβλιογραφία.Τέλος, θεωρώντας διαφορετικές τιμές της εμπέδησης που εμπεριέχεται στους Φ/Β αντιστροφείς, προσομοιώνεται και αναλύεται η συμπεριφορά πολλαπλών διεσπαρμένων Φ/Β μονάδων που συνδέονται σε ακτινικό δίκτυο διανομής χαμηλής τάσης, στις οποίες εφαρμόζεται η προταθείσα μεθοδολογία ελέγχου. Από την ανάλυση αυτή αναδεικνύονται οι θετικές επιδράσεις εφαρμογής του προτεινόμενου βελτιστοποιημένου ελέγχου, όσον αφορά την απόκριση και την παραμονή των Φ/Β συστημάτων στο δίκτυο μετά από σφάλμα.

show abstract

Study on passivity-based control of voltage source PWM DC/AC inverter

Cited by 8 publications

References 3 publications

Application of fractional-order voltage controller in building-integrated photovoltaic and wind turbine system

Application of fractional-order voltage controller in building-integrated photovoltaic and wind turbine system

Passivity-Based Control for DC-Microgrids with Constant Power Terminals in Island Mode Operation

Συμβολή Στο Σχεδιασμό Ηλεκτρονικών Μετατροπέων Ισχύος Για Διασυνδεδεμένα Με Το Δίκτυο Χαμηλής Τάσης Φωτοβολταϊκά Συστήματα

Contact Info

Product

Resources

About