Czasopismo | PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY | Rocznik 2023 - zeszyt 7

Opracowanie wysokosprawnego dwukierunkowego przekształtnika sieciowego przeznaczonego do pracy w mikrosieci prądu stałego

Development of a high-efficiency bidirectional grid converter designed for a DC microgrid

10.15199/48.2023.07.28

nr katalogowy: 144174
10.15199/48.2023.07.28

Streszczenie

Tematem artykułu jest projekt i badania prototypu dwupoziomowego trójfazowego przekształtnika sieciowego o mocy znamionowej 15 kW i napięciu w obwodzie DC na poziomie 760V. Za cel postawiono weryfikację algorytmu sterowania dwupoziomowego przekształtnika AC/DC w układzie eksperymentalnym. Algorytm umożliwia zastosowanie przekształtnika w mikrosieci prądu stałego. Zastosowany w układzie wydajny sterownik hybrydowy umożliwia zastosowanie zaawansowanego algorytmu sterowania. Badany przekształtnik oraz zastosowany algorytm sterowania pozwala na bezpośrednią regulację mocy czynnej i biernej w pracy dwukierunkowej. Odporność na odkształcenia napięcia sieci oraz zmiany jego częstotliwość uzyskana została przez moduł synchronizacji z siecią (DSOGI-PLL). W pracy zaprezentowano wyniki badań symulacyjnych i eksperymentalnych.

Abstract

The subject of the article is the design of a prototype of a two-level three-phase grid converter with a rated power of 15 kW and a DC voltage of 760V. The goal was to verify the control algorithm of the two-level AC/DC converter in the experimental system. The algorithm enables the use of the converter in a DC microgrid. The efficient hybrid controller used in the system enables the use of an advanced control algorithm. The tested converter and the control algorithm used allow for direct control of active and reactive power in bidirectional operation. Immunity to voltage distortion and changes in its frequency was obtained by the synchronization module with the network (DSOGI-PLL). The paper presents the results of simulation and experimental studies.

Słowa kluczowe

Keywords

Bibliografia

[1] Dragičević T., Lu X., Vasquez J. C. i Guerrero J. M., DC Microgrids—Part I: A Review of Control Strategies and Stabilization Techniques, IEEE Transactions on Power Electronics, vol. 31, (2016) no. 7, 4876-4891, doi: 10.1109/TPEL.2015.2478859.
[2] Ali S., Zheng Z., Aillerie M., Sawicki J.P., Péra M.C., i Hissel D., A review of DC Microgrid Energy Management Systems dedicated to residential applications, Energies, vol. 14, (2021) no. 14, p. 4308.
[3] Salas-Puente R., Marzal S., González-Medina R., Figueres E., Garcera G., Experimental Study of a Centralized Control, Strategy of a DC Microgrid Working in Grid Connected Mode. Energies, vol. 10, (2017) 1627. https://doi.org/10.3390/en10101627
[4] Silva C. M. M. R. S. et al., Integrated Control Strategy for Grid Connected Photovoltaic Array, Battery Storage and Supercapacitors, 2nd International Conference On Electrical Engineering (EECon), (2018), pp. 51-57, doi: 10.1109/EECon.2018.8541009.
[5] Patel H. and Shah A., A novel control method for UPS battery charging using Active Front End (AFE) PWM rectifier, 2016 IEEE International Conference on Power Electronics, Drives and Energy Systems (PEDES), (2016), 1-3, doi: 10.1109/PEDES.2016.791423
[6] Falkowski P. and Sikorski A., Comparative Analysis of Finite Control Set Model Predictive Control Methods for GridConnected AC-DC Converters with LCL Filter, 2018 IEEE 27th International Symposium on Industrial Electronics (ISIE), (2018), 193-200, doi: 10.1109/ISIE.2018.8433673.
[7] R. Barlik, P. Grzejszczak, B. Leszczyński, and M. Szymczak, Experimental investigations on the grid-connected AC/DC converter based on three-phase SiC MOSFET module, INTL Journal of electronics and telecommunications, 2019, Vol. 65, No. 4, pp. 619-624, doi: 10.24425/ijet.2019.129821.
[8] Rivera S., S. Kouro S., Vazquez S., Goetz S. M., Lizana R., and Romero-Cadaval E., Electric Vehicle Charging Infrastructure: From Grid to Battery, IEEE Ind. Electron. Mag., vol. 15, (2021), no. 2, 37–51, doi: 10.1109/MIE.2020.3039039.
[9] Rothmund, Guillod T., Bortis D., and Kolar J. W., 99.1% Efficient 10 kV SiC-Based Medium-Voltage ZVS Bidirectional Single-Phase PFC AC/DC Stage, IEEE J. Emerg. Sel. Top. Power Electron., vol. 7, (2019) no. 2, 779–797, 2019, doi:10.1109/JESTPE.2018.2886140.
[10] Jamil M., Hussain B., Abu-Sara M., Boltryk R. J. and Sharkh S. M, Microgrid power electronic converters: State of the art and future challenges, 2009 44th International Universities Power Engineering Conference (UPEC), (2009), 1-5.
[11] Teodorescu R., Liserre M., and P. Rodriguez P., Grid Converters for Photovoltaic and Wind Power Systems,. John Wiley & Sons, Ltd, (2011), Chapter 8.5.
[12] Blahnik V., Kosan T. and Talla J., Control of single-phase AC/DC converter based on SOGI-PLL voltage synchronization, Proceedings of the 16th International Conference on Mechatronics - Mechatronika, (2014), 652- 655, doi: 10.1109/MECHATRONIKA.2014.7018337.
[13] Milczarek A., Malinowski M., Sterowanie trójfazowym przekształtnikiem DC/AC z algorytmem monitorowania sieci elektroenergetycznej, Przegląd Elektrotechniczny, (2012), nr 12a, 18
[14] Chung D.W., Kim J.S. and Sul S.K., Unified voltage modulation technique for real-time three-phase power conversion, in IEEE Transactions on Industry Applications, vol. 34, (1998), no. 2, 374-380, doi: 10.1109/28.663482.
[15] Jasinski M., Wrona G., Piasecki S., Control of Grid Connected Converter (GCC) Under Grid Voltage Disturbances, Advanced and Intelligent Control in Power Electronics and Drives, Springer Book Series: Studies in Computational Intelligence, vol. 531 (2014), 91-142, doi:10.1007/978-3-319-03401-0_3
[16] Kazmierkowski P., Jasinski M. and Wrona G., DSP-Based Control of Grid-Connected Power Converters Operating Under Grid Distortions, in IEEE Transactions on Industrial Informatics, vol. 7, (2011), no. 2, 204-211, doi: 10.1109/TII.2011.2134856
[17] Li H., Ma Y., Ren R., and Wang F., SiC Impact On Grid Power Electronics Converters, 2020 IEEE Power & Energy Society General Meeting (PESGM), (2020), 1–5, doi: 10.1109/PESGM41954.2020.9281404.
[18] Piasecki S. Zaleski J. Jasinski M. Bachman, S. Turzyński M. Analysis of AC/DC/DC Converter Modules for Direct Current Fast-Charging Applications, Energies, 2021, no. 14, 6369. https://doi.org/10.3390/en14196369

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

Publikacja


PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY- e-publikacja (pdf) z zeszytu 2023-7 , nr katalogowy 144174 licencja: Osobista Produkt cyfrowy Nowość	10.00 zł

Zeszyt


PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY- e-zeszyt (pdf) 2023-7 licencja: Osobista Produkt cyfrowy Nowość	70.00 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

2023-7

Twój Koszyk

Publikacja

Zeszyt

Prenumerata

Zeszyt

Czasopisma