کنترل اینورترهای متصل به شبکه در حضور سلف غیرخطی در فیلتر LCL خروجی

نویسندگان

1 دانشجو

2 عضو هیئت علمی دانشگاه تهران

چکیده

چکیده: در سیستم‌های تولید پراکنده‌ی متصل به شبکه، جریان دائم تولیدشده توسط منابع تولید توان پراکنده، توسط یک پردازشگر توان به جریان متناوب قابل تزریق به شبکه تبدیل می‌شود. عملکرد مطلوب این سیستم‌ها مستقیماً وابسته به عملکرد سیستم کنترلی است. اخیراً کنترل‌کننده‌های تناسبی-رزونانسی باقابلیت ردیابی سیگنال سینوسی و حذف اغتشاشات گزینه‌ای مناسب برای اینورترهای متصل به شبکه به‌حساب می‌آیند. در این مقاله، نحوه به‌کارگیری این کنترل‌کننده‌ها در حضور رفتار غیرخطی سلف‌های فیلتر خروجی اینورتر مورد بررسی قرار گرفته است. با استفاده از یک فیدبک ترکیبی، اثر به‌ظاهر نامطلوب ناشی از طراحی غیرخطی سلف، برخلاف حالت معمول، در جهت بهبود عملکرد سیستم مورد استفاده قرار گرفته شده است. نتایج حاصل از شبیه‌سازی، بر روی یک اینورتر سه‌فاز 7 کیلووات، نشان‌گر کارایی مطلوب و قابل‌قبول بودن طراحی‌های انجام شده است.

کلیدواژه‌ها


[1]L. Hassaine, E. Olias, J. Quintero and V. Salas, “Overview of power inverter topologies and control structures for grid connected photovoltaic systems,” Elsevier Renewable and Sustainable Energy Reviews, Feb. 2014.
[2]A. Kotsopoulos, J. L. Duart and M.A.M Hendrix, “A predictive control scheme for DC voltage and AC current in grid-connected photovoltaic inverters with minimum DC link capacitance,” in The 27th annual Conference of the IEEE Industrial Electronics Society, vol. 3, pp. 1994-1999, 2001.
[3]D. G. Holmes and D. A. Martin, “Implementation of a direct digital predictive current controller for single and three phase voltage source Invertes,” in Proc. 1996 IEEE IAS Annu. Meeting, pp. 906–913.
[4]H. Cha, T-K. Vu and J-E. Kim, “Design and control of proportional-resonant controller based photovoltaic power conditioning system,” IEEE Energy Conversion Congress and Exposition, Sep. 2009.
[5]R. Davoodnezhad, D.G. Holmes and B.P. McGrath, “A fully digital hysteresis current controller for current regulation of grid connected PV inverters,” 2014 IEEE 5th International Symposium on Power Electronics for Distributed Generation Systems (PEDG), June 2014.
[6]R. Teodorescu, F. Blaabjerg, M. Liserre and P.C. Loh, “Proportional-resonant controllers and filters for grid-connected voltage-source converters,” IEE Proceedings Electric Power Applications, vol. 153, Sep. 2006.
[7]T.C.Y. Wang, Z. Ye, G. Sinha and X. Yuan, “Output filter design for a grid-interconnected three phase inverter,” 34th IEEE Power Electronics Specialist Conference, vol. 2, pp. 779-784, June 2003.
[8]R. M. Nelms and L. L. Grigsby, “Simulation of power electronics circuits containing nonlinear inductances using a sample-data model,” in Proc. IEEE APEC, pp. 746–749, Mar. 11–16, 1990.
[9]R.A. Mastromauro, M. Liserre and A. Dell’Aquila, “Study of the effects of inductor nonlinear behavior on the performance of current controllers for single-phase PV grid converters,” IEEE Transactions on Industrial Electronics, vol. 55, no. 5, MAY 2008.
[10]T. Fu, H. Nien, and T. Chen, “A single-phase inverter system for PV injection and active power filtering with nonlinear inductor consideration,” IEEE Trans. Ind. Appl., vol. 41, no. 4, pp. 1075–1083, Jul./Aug. 2005.
[11]M. Liserre, R. Teodorescu and F. Blaabjerg, “Stability of photovoltaic and wind turbine grid-connected inverters for a large set of grid impedance values,” IEEE Trans. Power Electron., vol. 21, no. 3, pp. 836–841, May 2006.
[12]P.A. Dahono, “A control DC-DC converter that has an LCL output filter based on new virtual capacitor and resister concept,” in Proc. PESC 2004, pp. 36–42, June 2004.
[13]Q. Peng, H. Pan, Y. Liu and L. Xiang, “Dual-loop control strategy for grid-connected inverter with LCL filter,” Scientific Research Conference on Energy and Power Engineering, July 2013.
[14]M.G. Simões, A. Reznik, A. Al-Durra and S.M. Muyeen, “LCL filter design and performance analysis for grid interconnected systems,” IEEE Transactions on Industry Applications, July 2013.
[15]Y. Tang, S. Member, P.C. Loh, P. Wang and F.H. Choo, “Generalized design of high performance shunt active power filter with output LCL filter,” IEEE Transaction on Industrial Electronics, vol. 59, no. 3, pp. 1443-1452, 2012.
[16]D. Zmood and D.G. Holmes, “Stationary frame current regulation of PWM inverters with zero steady-state error,” IEEE Transactions on Power Electronics, vol. 18, May 2003.
[17]P. C. Tan, P. C. Loh and D. G. Holmes, “High-performance harmonic extraction algorithm for a 25 kV traction power quality conditioner,” IEE Proceedings Electric Power Applications, vol. 151, Sep. 2004.
[18]Magnetics Co., available online: http://www.mag-inc.com/design/software/inductor-design.
[19]Magnetics Co., available online: http://www.mag-inc.com/products/powder-cores/kool-mu/kool-mu-material-curves.
[20]L. Carassale and A. Kareem, “Modeling nonlinear Systems by volterra Series,” ASCE Journal of Engineering Mechanics, June 2010.
[21]G. Shen, X. Zhu, J. Zhang and D. Xu, “A new feedback method for PR current control of LCL-filter-based grid-connected inverter,” IEEE Transactions on Industrial Electronics, vol. 57, June 2010.