Czasopismo | PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY | Rocznik 2021 - zeszyt 3

Backstepping Control Strategy for Multi-source Energy System based Flying capacitor Inverter and PMSG

10.15199/48.2021.03.04

nr katalogowy: 130652
10.15199/48.2021.03.04

Streszczenie

Abstract. In this paper, renewable photovoltaic (PV) and wind turbine (WT) generators with battery are coupled via a flying capacitor inverter to a power grid in parallel with an alternating load. This paper studies a new control structure focused a backstepping control of the energy storage system. The proposed methods to adjust the active and reactive power by adjusting the currents, the DC bus voltage on the grid side converter, as well as the battery voltage allow three selective control targets to be achieved, the objective is to obtain purely sinusoidal signals and symmetrical gate current, suppresses reactive power ripples and cancels active power ripples in the event of grid imbalance. In order to optimize the power flow in the different parts of the production process, an energy management algorithm is developed in order to mitigate the fluctuations of the load, the considered multi-sources on-grid system was implemented in the Matlab/Simulink, the results show the effectiveness of the proposed method. To analyze our approach, a prototype is modeled, simulated and can be realized in an experimental test setup.

Abstract

W tym artykule odnawialne generatory fotowoltaiczne (PV) i turbiny wiatrowe (WT) z baterią są sprzężone za pośrednictwem falownika ze swobodnym kondensatorem z siecią energetyczną równolegle ze zmiennym obciążeniem. Przeanalizowano nową strukturę controli sterowania, która skupiła się na wstecznej kontroli systemu magazynowania energii. Proponowane metody regulacji mocy czynnej i biernej poprzez regulację prądów, napięcia szyny DC po stronie sieciowej oraz napięcia akumulatora pozwalają na osiągnięcie trzech celów regulacji selektywnej, celem jest uzyskanie sygnałów czysto sinusoidalnych i symetrycznych. prąd bramki, tłumi tętnienia mocy biernej i anuluje tętnienia mocy czynnej w przypadku braku równowagi sieci. W celu optymalizacji przepływu mocy w różnych częściach procesu produkcyjnego opracowano algorytm zarządzania energią w celu złagodzenia wahań obciążenia, rozważany wielozródłowy system on-grid został zaimplementowany w programie Matlab / Simulink, wyniki pokazują skuteczność proponowanej metody. Aby przeanalizować nasze podejście, modeluje się prototyp, przeprowadza symulację i może zostać zrealizowany w eksperymentalnej konfiguracji testowej. (Wsteczna kontrola systemu energetycznego z wieloma różnymi żródłami wykorzzystująca falownik i algorytm PMSD)

Słowa kluczowe

Keywords

Bibliografia

[1] Koulali M., Mankour M., Negadi K., Mezouar A., Energy management of hybrid power system PV Wind and battery based three level converters, Tecnica Italiana-Italian Journal of Engineering Science, Vol 63, No 2-4, pp 297-304, https://doi.org/10.18280/ti-ijes.632-426.
[2] Belabbas B., Allaoui T., Tadjine M., Denai M., Power management and control strategies for off-grid hybrid power systems with renewable energies and storage, Energy Syst (2019) 10:355–384, https://doi.org/10.1007/s12667-017-0251- y.
[3] Allani M.Y., Tadeo F., Mezghanni D., Mami A., Modelling and control of a grid-connected hybrid photovoltaic/wind/battery system coupled to an AC load, IJCSNS International Journal of Computer Science and Network Security, Vol 19 No 5, May 2019.
[4] Kouadria S., Berkouk E., Messlem Y., Denaı M. Improved control strategy of DFIG-based wind turbines using direct torque and direct power control techniques, Journal of Renewable and Sustainable Energy 10, 043306 (2018), https://doi.org/10.1063/1.5023739.
[5] Shafiyi M.A., Khederzadeh M., Meisam Sadeghi., Khani S., A Grid-connected PV Power Supply based on Flying Capacitor multicell converter with modified MPPT based Control for Active Power Filtering, Second Iranian Conference on Renewable Energy and Distributed Generation, 2012.
[6] Fan B., Wang K., Li Y., Xu L., Zheng Z., Capacitor Voltage Balancing Control of a Flying Capacitor Based n-level DC-DC Converter, 17th European Conference on Power Electronics and Applications (EPE'15 ECCE-Europe), IEEE, 2015.
[7] Eduardo Giraldo., Alejandro Garces., An Adaptive Control Strategy for a Wind Energy Conversion System Based on PWM-CSC and PMSG, IEEE Transactions On Power Systems, Vol. 29, No. 3, May 2014.
[8] Nabil Karami , Nazih Moubayed , Rachid Outbib ,Energy management for a PEMFC–PV hybrid system, http://dx.doi.org/10.1016/j.enconman.2014.02.070, Energy Conversion and Management 82 (2014) 154–168.
[9] El Magri A., Giri F., El Fadili A., Dugard L., Adaptive Nonlinear Control of Wind Energy Conversion System with PMS Generator, 11th IFAC International Workshop on Adaptation and Learning in Control and Signal Processing July 3-5 2013, Caen, France
[10] Sivasankari P., Padmini S., Chandran Ilambirai R., Modelling control power management of grid connected hybrid PV battery diesel system, AIP Conference Proceedings 2112, 020103 (2019), https://doi.org/10.1063/1.5112288.
[11] Tazay A.F, Ibrahim A.M.A, Noureldeen O, Hamdan I, Modeling, Control, and Performance Evaluation of Grid-Tied Hybrid PV/Wind Power Generation System: Case Study of Gabel El- Zeit Region, Egypt, Digital Object Identifier 10.1109/ACCESS.2020.2993919, IEEE Access, May 2020.
[12] Mosaad M.I., Osama abed el-Raouf M., Al-Ahmar M.A., Banakher F.A, Battery Charge Management for Hybrid PV/Wind/Fuel Cell with Storage Battery, Energy Procedia 162, 117-126 (2019).
[13] R. Araria, K. Negadi, M. Boudiaf, F. Marignetti, Non-Linear Control of DC-DC Converters for Batery Power Management in Electric Vehicle Application, Przeglad Elektrotechniczny, doi:10.15199/48.2020.03.20.
[14] Miñambres-Marcos V.M., Guerrero-Martínez M.Á., Barrero- González F., Milanés-Montero M.I., A Grid Connected Photovoltaic Inverter with Battery-Supercapacitor Hybrid Energy Storage, Sensors 2017, 17, 1856, doi:10.3390/s17081856, Published: 11 August 2017.
[15] Ameur K., Hadjaissa A., Cheknane A., Essounbouli N., DC-Bus Voltage Control Based on Power Flow Management Using Direct Sliding Mode Control for Standalone Photovoltaic Systems, Electric Power Components and Systems, March 2017.
[16] Berkani A., Negadi K., Allaoui T., Mezouar A., Denai M., Imposed Switching Frequency Direct Torque Control of Induction Machine using Five Level Flying Capacitors Inverter, European Journal of Electrical Engineering, Vol. 21, No. 2, April, 2019, pp. 241-248.
[17] Kotturu J., Kothuru S., Desai R., Performance Evaluation of Flying Capacitor Multilevel Inverter Based Induction Motor Drive, International Journal of Engineering Research & Technology (IJERT), Vol 4 Issue 01, January 2015.
[18] Dhivya K., Kumar.V M., Babu E., A Novel Flying Capacitor Multilevel Inverter With Stable Output Voltage, International Journal of Advanced Research and Publications.
[19] El Mourabit Y., Derouich A., El Ghzizal A., El Ouanjli N., Zamzoum O., Nonlinear backstepping control for PMSG wind turbine used on the real wind profile of the Dakhla-Morocco city, Int Trans Electr Energ Syst. 2020;e12297, DOI: 10.1002/2050-7038.12297, 2020 John Wiley & Sons, Ltd.
[20] Boudali A., Negadi K., Berkani A., Boudiaf M., Marignetti F., Fuzzy logic control of DFIG small hydropower plant connected to the electrical grid. Tecnica Italiana-Italian Journal of Engineering Science, Vol. 64, No. 2-4, pp. 303-311. https://doi.org/10.18280/ti-ijes, 642-427.
[21] El Azzaoui M., Mahmoudi H., Boudaraia K., Backstepping Control ofWind and Photovoltaic Hybrid Renewable Energy System, International Journal of Power Electronics and Drive Systems (IJPEDS) Vol. 7, No. 3, September 2016, pp. 677 – 686 ISSN: 2088-8694.
[22] Bechouat M., Sedraoui M., Soufi Y., Yousfi L., Borni A., Particle S.K., Swarm Optimization Backstepping Controller for a Grid- Connected PV/Wind Hybrid System, Journal of Engineering Science and Technology Review Volume 10, Issue 1, 2017, Pages 91-99.
[23] Boujmil M.H., Badis A., Mansouri M.N., Nonlinear Robust Backstepping Control for Three-Phase Grid-Connected PV Systems, Hindawi Mathematical Problems in Engineering Volume 2018, Article ID 3824628, 13 pages https://doi.org/10.1155/2018/3824628

Jeśli masz wykupiony/przyznany dostęp - zaloguj się. Skorzystaj z naszych propozycji zakupu!

Publikacja


PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY- e-publikacja (pdf) z zeszytu 2021-3 , nr katalogowy 130652 licencja: Osobista Produkt cyfrowy Nowość	10.00 zł

Zeszyt


PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY- e-zeszyt (pdf) 2021-3 licencja: Osobista Produkt cyfrowy Nowość	58.00 zł

Prenumerata

PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY - prenumerata cyfrowa
licencja: Osobista

Produkt cyfrowy
Nowość

762.00 zł

PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY - PAKIET prenumerata PLUS
licencja: Osobista

Szczegóły pakietu

Nazwa
PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY - PAKIET prenumerata PLUS (Prenumerata papierowa + dostęp do portalu sigma-not.pl + e-prenumerata)	1002.00 zł brutto 927.78 zł netto 74.22 zł VAT (stawka VAT 8%)

1002.00 zł

PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY - papierowa prenumerata roczna + wysyłka
licencja: Osobista

Szczegóły pakietu

Nazwa
PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY - papierowa prenumerata roczna	960.00 zł brutto 888.89 zł netto 71.11 zł VAT (stawka VAT 8%)
PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY - pakowanie i wysyłka	42.00 zł brutto 34.15 zł netto 7.85 zł VAT (stawka VAT 23%)

1002.00 zł

Zeszyt

2021-3

Twój Koszyk

Publikacja

Zeszyt

Prenumerata

Zeszyt

Czasopisma