دوره 15، شماره 4 - ( مجله کنترل، جلد 15، شماره 4، زمستان 1400 )
جلد 15 شماره 4,1400 صفحات 47-39 |
برگشت به فهرست نسخه ها
Download citation:
BibTeX | RIS | EndNote | Medlars | ProCite | Reference Manager | RefWorks
Send citation to:
BibTeX | RIS | EndNote | Medlars | ProCite | Reference Manager | RefWorks
Send citation to:
Hassanpour H, Ehsanian M. Design of a Digital Voltage Controller in Single-Phase Grid-Connected Renewable Converters. JoC 2022; 15 (4) :39-47
URL: http://joc.kntu.ac.ir/article-1-764-fa.html
URL: http://joc.kntu.ac.ir/article-1-764-fa.html
حسن پور حمید، احسانیان مهدی. طراحی کنترل‌کننده ولتاژ دیجیتال برای مبدل‌های تجدیدپذیر تکفاز متصل به شبکه. مجله کنترل. 1400; 15 (4) :39-47
حمید حسن پور1 
، مهدی احسانیان* 1
، مهدی احسانیان* 1
1- دانشکده مهندسی برق، گروه الکترونیک، دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی تهران
چکیده: (6848 مشاهده)
جداسازی توان سمت شبکه از توان ورودی یکی از مهمترین چالش‌های سیستم‌های تکفاز متصل به منابع تجدیدپذیر است. هدف اصلی در این سیستم‌ها کاهش ظرفیت خازن جداساز می‌باشد. اما کاهش ظرفیت خازن مشکلاتی از قبیل افزایش اعوجاج هارمونیکی کل جریان شبکه و همچنین نوسانات (فراجهش و فروجهش) ولتاژ خازن جداساز را ایجاد می‌کند. لذا استفاده از روش‌های کنترلی جهت بهینه‌سازی عملکرد این سیستم ها ضروری خواهد بود. کنترل‌کننده ولتاژ وظیفه دارد ولتاژ خازن باس را تنظیم کرده، هارمونیک دوم شبکه را حذف و بده بستانی میان هزینه سیستم با دو پارامتر اعوجاج هارمونیکی کل و فراجهش برقرار نماید. در این مقاله یک فیلتر ناچ با رویکرد دیجیتال ارائه شده است که توانسته سرعت پاسخ گذرای سیستم را افزایش دهد و همچنین ریپل هارمونیکی را به خوبی از بین ببرد. روابط مربوط به ظرفیت خازن با اعوجاج هارمونیکی کل و فراجهش بطور کامل فراهم شده است. همچنین روابط ریاضی مربوط به طراحی فیلتر ناچ دیجیتال نیز آورده شده است. تمامی شبیه‌سازی‌ها در محیط سیمولینک متلب انجام شده است. سیستم مورد بررسی یک پنل خورشیدی 250 وات متصل به شبکه 220 ولت موثر 50 هرتز می‌باشد. میزان اعوجاج هارمونیکی کل جریان تزریقی به شبکه حدودا برابر 0/6 درصد بدست آمده است.
واژه‌های کلیدی: سیستم تجدیدپذیر تکفاز، اعوجاج هارمونیکی کل، نوسانات ولتاژ، کنترل ولتاژ، فیلتر ناچ دیجیتال.
نوع مطالعه: پژوهشي |
موضوع مقاله:
تخصصي
دریافت: 1399/3/10 | پذیرش: 1399/9/10 | انتشار الکترونیک پیش از انتشار نهایی: 1399/10/4 | انتشار: 1400/10/1
دریافت: 1399/3/10 | پذیرش: 1399/9/10 | انتشار الکترونیک پیش از انتشار نهایی: 1399/10/4 | انتشار: 1400/10/1
فهرست منابع
1. [1] S. B. Kjaer, J. K. Pedersen, and F. Blaabjerg, "A review of single-phase grid-connected inverters for photovoltaic modules," IEEE Transactions on Industry Applications, vol. 41, no. 5, pp. 1292-1306, 2005. [DOI:10.1109/TIA.2005.853371]
2. [2] H. Hu, S. Harb, N. Kutkut, I. Batarseh, and Z. J. Shen, "Power decoupling techniques for micro-inverters in PV systems-a review," in 2010 IEEE Energy Conversion Congress and Exposition, 2010, pp. 3235-3240. [DOI:10.1109/ECCE.2010.5618285]
3. [3] Q. Li and P. Wolfs, "A Review of the Single Phase Photovoltaic Module Integrated Converter Topologies With Three Different DC Link Configurations," IEEE Transactions on Power Electronics, vol. 23, no. 3, pp. 1320-1333, 2008. [DOI:10.1109/TPEL.2008.920883]
4. [4] K. Alluhaybi, I. Batarseh, and H. Hu, "Comprehensive Review and Comparison of Single-Phase Grid-Tied Photovoltaic Microinverters," IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics, vol. 8, no. 2, pp. 1310-1329, 2020. [DOI:10.1109/JESTPE.2019.2900413]
5. [5] H. Hu, S. Harb, N. Kutkut, I. Batarseh, and Z. J. Shen, "A Review of Power Decoupling Techniques for Microinverters With Three Different Decoupling Capacitor Locations in PV Systems," IEEE Transactions on Power Electronics, vol. 28, no. 6, pp. 2711-2726, 2013. [DOI:10.1109/TPEL.2012.2221482]
6. [6] S. A. Khajehoddin, M. Karimi-Ghartemani, P. K. Jain, and A. Bakhshai, "DC-Bus Design and Control for a Single-Phase Grid-Connected Renewable Converter With a Small Energy Storage Component," IEEE Transactions on Power Electronics, vol. 28, no. 7, pp. 3245-3254, 2013. [DOI:10.1109/TPEL.2012.2222449]
7. [7] M. Karimi-Ghartemani, S. A. Khajehoddin, P. Jain, and A. Bakhshai, "A Systematic Approach to DC-Bus Control Design in Single-Phase Grid-Connected Renewable Converters," IEEE Transactions on Power Electronics, vol. 28, no. 7, pp. 3158-3166, 2013. [DOI:10.1109/TPEL.2012.2222672]
8. [8] S. Taghizadeh, M. Karimi-Ghartemani, M. J. Hossain, and J. Lu, "A Fast and Robust DC-Bus Voltage Control Method for Single-Phase Voltage-Source DC/AC Converters," IEEE Transactions on Power Electronics, vol. 34, no. 9, pp. 9202-9212, 2019. [DOI:10.1109/TPEL.2018.2883464]
9. [9] Y. Levron, S. Canaday, and R. W. Erickson, "Bus Voltage Control With Zero Distortion and High Bandwidth for Single-Phase Solar Inverters," IEEE Transactions on Power Electronics, vol. 31, no. 1, pp. 258-269, 2016. [DOI:10.1109/TPEL.2015.2399431]
10. [10] B. Li, S. Huang, and X. Chen, "Performance improvement for two-stage single-phase grid-connected converters using a fast dc bus control scheme and a novel synchronous frame current controller," Energies, vol. 10, no. 3, p. 389, 2017. [DOI:10.3390/en10030389]
11. [11] S. M. Tayebi, H. Hu, and I. Batarseh, "Advanced DC-Link Voltage Regulation and Capacitor Optimization for Three-Phase Microinverters," IEEE Transactions on Industrial Electronics, vol. 66, no. 1, pp. 307-317, 2019. [DOI:10.1109/TIE.2018.2823700]
12. [12] M. Merai, M. W. Naouar, I. Slama-Belkhodja, and E. Monmasson, "An Adaptive PI Controller Design for DC-Link Voltage Control of Single-Phase Grid-Connected Converters," IEEE Transactions on Industrial Electronics, vol. 66, no. 8, pp. 6241-6249, 2019. [DOI:10.1109/TIE.2018.2871796]
13. [13] C. Bao, X. Ruan, X. Wang, W. Li, D. Pan, and K. Weng, "Step-by-Step Controller Design for LCL-Type Grid-Connected Inverter with Capacitor-Current-Feedback Active-Damping," IEEE Transactions on Power Electronics, vol. 29, no. 3, pp. 1239-1253, 2014. [DOI:10.1109/TPEL.2013.2262378]
14. [14] M. Ebrahimi, S. A. Khajehoddin, and M. Karimi-Ghartemani, "Fast and Robust Single-Phase $DQ$ Current Controller for Smart Inverter Applications," IEEE Transactions on Power Electronics, vol. 31, no. 5, pp. 3968-3976, 2016. [DOI:10.1109/TPEL.2015.2474696]
15. [15] S. Golestan, J. M. Guerrero, and J. C. Vasquez, "Single-Phase PLLs: A Review of Recent Advances," IEEE Transactions on Power Electronics, vol. 32, no. 12, pp. 9013-9030, 2017. [DOI:10.1109/TPEL.2017.2653861]
16. [16] C. M. Hackl and M. Landerer, "Modified Second-Order Generalized Integrators With Modified Frequency Locked Loop for Fast Harmonics Estimation of Distorted Single-Phase Signals," IEEE Transactions on Power Electronics, vol. 35, no. 3, pp. 3298-3309, 2020. [DOI:10.1109/TPEL.2019.2932790]
17. [17] M. Xie, H. Wen, C. Zhu, and Y. Yang, "DC Offset Rejection Improvement in Single-Phase SOGI-PLL Algorithms: Methods Review and Experimental Evaluation," IEEE Access, vol. 5, pp. 12810-12819, 2017. [DOI:10.1109/ACCESS.2017.2719721]
18. [18] S. Taghizadeh, M. J. Hossain, J. Lu, and M. Karimi-Ghartemani, "An Enhanced DC-Bus Voltage-Control Loop for Single-Phase Grid-Connected DC/AC Converters," IEEE Transactions on Power Electronics, vol. 34, no. 6, pp. 5819-5829, 2019. [DOI:10.1109/TPEL.2018.2866501]
19. [19] G. Feng, L. Ding, P. C. Loh, T. Yi, and W. Peng, "Indirect dc-link voltage control of two-stage single-phase PV inverter," in 2009 IEEE Energy Conversion Congress and Exposition, 2009, pp. 1166-1172.
20. [20] M. Ciobotaru, R. Teodorescu, and F. Blaabjerg, "Control of single-stage single-phase PV inverter," in 2005 European Conference on Power Electronics and Applications, 2005, pp. 10 pp.-P.10. [DOI:10.1109/EPE.2005.219501]
21. [21] L. Zhang, K. Sun, Y. Xing, L. Feng, and H. Ge, "A Modular Grid-Connected Photovoltaic Generation System Based on DC Bus," IEEE Transactions on Power Electronics, vol. 26, no. 2, pp. 523-531, 2011. [DOI:10.1109/TPEL.2010.2064337]
22. [22] C. Meza, J. J. Negroni, D. Biel, and F. Guinjoan, "Energy-Balance Modeling and Discrete Control for Single-Phase Grid-Connected PV Central Inverters," IEEE Transactions on Industrial Electronics, vol. 55, no. 7, pp. 2734-2743, 2008. [DOI:10.1109/TIE.2008.922595]
23. [23] P. T. Krein, R. S. Balog, and M. Mirjafari, "Minimum Energy and Capacitance Requirements for Single-Phase Inverters and Rectifiers Using a Ripple Port," IEEE Transactions on Power Electronics, vol. 27, no. 11, pp. 4690-4698, 2012. [DOI:10.1109/TPEL.2012.2186640]
24. [24] R. Balog and P. T. Krein, "Automatic tuning of coupled inductor filters," in 2002 IEEE 33rd Annual IEEE Power Electronics Specialists Conference. Proceedings (Cat. No.02CH37289), 2002, vol. 2, pp. 591-596 vol.2.
25. [25] W. Chen and S. Y. R. Hui, "Elimination of an Electrolytic Capacitor in AC/DC Light-Emitting Diode (LED) Driver With High Input Power Factor and Constant Output Current," IEEE Transactions on Power Electronics, vol. 27, no. 3, pp. 1598-1607, 2012. [DOI:10.1109/TPEL.2010.2103959]
26. [26] P. T. Krein and R. S. Balog, "Cost-Effective Hundred-Year Life for Single-Phase Inverters and Rectifiers in Solar and LED Lighting Applications Based on Minimum Capacitance Requirements and a Ripple Power Port," in 2009 Twenty-Fourth Annual IEEE Applied Power Electronics Conference and Exposition, 2009, pp. 620-625. [DOI:10.1109/APEC.2009.4802723]
27. [27] W. Yao, Y. Yang, X. Zhang, F. Blaabjerg, and P. C. Loh, "Design and Analysis of Robust Active Damping for LCL Filters Using Digital Notch Filters," IEEE Transactions on Power Electronics, vol. 32, no. 3, pp. 2360-2375, 2017. [DOI:10.1109/TPEL.2016.2565598]
28. [28] A. G. Yepes, F. D. Freijedo, J. Doval-Gandoy, L. Ó, J. Malvar, and P. Fernandez-Comesaña, "Effects of Discretization Methods on the Performance of Resonant Controllers," IEEE Transactions on Power Electronics, vol. 25, no. 7, pp. 1692-1712, 2010. [DOI:10.1109/TPEL.2010.2041256]
29. [29] K. Hirano, S. Nishimura, and S. Mitra, "Design of Digital Notch Filters," IEEE Transactions on Communications, vol. 22, no. 7, pp. 964-970, 1974. [DOI:10.1109/TCOM.1974.1092311]
ارسال پیام به نویسنده مسئول
| بازنشر اطلاعات | |
 |
این مقاله تحت شرایط Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License قابل بازنشر است. |
