Czasopismo | PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY | Rocznik 2024 - zeszyt 11

Model Predictive Control Based PV Grid-Connected Single-stage Three Phase Split-Source Inverter

Model Predykcyjnej Kontroli Opartej na Sieci PV Jednofazowy Trójfazowy Falownik Split-Source Podłączony do Sieci

10.15199/48.2024.11.16

nr katalogowy: 151341
10.15199/48.2024.11.16

Streszczenie

Single-stage power conversion systems with boosting capabilities offer some important advantages. Among various alternatives, the splitsource inverter (SSI) has recently garnered attention as a potential alternative to the commonly employed Z-source inverter. This paper proposes a model predictive control (MPC) algorithm for grid integration of photovoltaic (PV) systems using a three phase SSI. SSI is similar to conventional voltage source inverter (VSI) and requires the same number of power switches with three additional diodes connected between the input source through an inductor and the nodes of each inverter leg. The proposed finite control-set model predictive controller (FCS-MPC) uses a discrete-time model of the system in order to predict its future behaviour for each of the finite states, then the optimal control action is chosen by minimizing a suitable cost function. Simulation results presented in this paper demonstrate the feasibility and the good performance of the proposed system.

Abstract

Jednostopniowe systemy konwersji mocy z możliwością zwiększania mocy oferują kilka ważnych zalet. Wśród różnych alternatyw, ostatnio uwagę zwraca falownik z dzielonym źródłem (SSI) jako potencjalna alternatywa dla powszechnie stosowanego falownika ze źródłem Z. W artykule zaproponowano model algorytmu sterowania predykcyjnego (MPC) do integracji sieci systemów fotowoltaicznych (PV) z wykorzystaniem trójfazowego SSI. SSI jest podobny do konwencjonalnego falownika źródła napięcia (VSI) i wymaga takiej samej liczby przełączników mocy z trzema dodatkowymi diodami podłączonymi pomiędzy źródłem wejściowym poprzez cewkę indukcyjną a węzłami każdej nogi falownika. Proponowany sterownik predykcyjny modelu skończonego zbioru sterowania (FCS-MPC) wykorzystuje dyskretny model systemu w celu przewidzenia jego przyszłego zachowania dla każdego ze skończonych stanów, następnie wybierane jest optymalne działanie sterujące poprzez minimalizację odpowiedniej funkcji kosztu . Wyniki symulacji przedstawione w tym artykule wykazują wykonalność i dobrą wydajność proponowanego systemu.

Słowa kluczowe

Keywords

Bibliografia

[1] Kumar, L. A., Alexander, S. A., & Rajendran, M. (2020). Power electronic converters for solar photovoltaic systems. Academic Press.
[2] Abu-Rub, H., Malinowski, M., & Al-Haddad, K. (2014). Power electronics for renewable energy systems, transportation and industrial applications. John Wiley & Sons.
[3] Femia, N., Petrone, G., Spagnuolo, G., & Vitelli, M. (2017). Power electronics and control techniques for maximum energy harvesting in photovoltaic systems. CRC press.
[4] Abdelhakim, A., Mattavelli, P., & Spiazzi, G. (2015). Threephase split-source inverter (SSI): Analysis and modulation. IEEE Transactions on Power Electronics, 31(11), 7451-7461.
[5] Abdelhakim, A., Mattavelli, P., Boscaino, V., & Lullo, G. (2017). Decoupled control scheme of grid-connected split-source inverters. IEEE Transactions on Industrial Electronics, 64(8), 6202-6211.
[6] Elthokaby, Y., Abdelsalam, I., Abdel-Rahim, N., & Mohamed, I. (2023). Standalone PV-based single-phase split-source inverter using model-predictive control. Alexandria Engineering Journal, 62, 357-367.
[7] Cocco, G. M., Grigoletto, F. B., Scherer, L. G., & de Camargo, R. F. (2022). Modeling and control of hydro-pv hybrid power system with three-phase three-leg split-source inverter. Journal of Control, Automation and Electrical Systems, 33(5), 1563-1575.
[8] Nannam, H. C., Banerjee, A., & Guerrero, J. M. (2021). Analysis of an interleaved control scheme employed in split source inverter based grid-tied photovoltaic systems. IET Renewable Power Generation, 15(6), 1301-1314.
[9] Hassan, M. S., Abdelhakim, A., Shoyama, M., Imaoka, J., & Dousoky, G. M. (2020). Three-phase split-source inverter-fed PV systems: Analysis and mitigation of common-mode voltage. IEEE Transactions on Power Electronics, 35(9), 9824-9838.
[10] Guler, N., & Komurcugil, H. (2021). Energy function based finite control set predictive control strategy for single-phase split source inverters. IEEE Transactions on Industrial Electronics, 69(6), 5669-5679.
[11] Güler, N. (2022). Multi-objective cost function based finite control set-sliding mode control strategy for single-phase split source inverters. Control engineering practice, 122, 105114.
[12] Villalva, M. G., Gazoli, J. R., & Ruppert Filho, E. (2009). Comprehensive approach to modeling and simulation of photovoltaic arrays. IEEE Transactions on power electronics, 24(5), 1198-1208.
[13] Ahmed, J., & Salam, Z. (2018). An enhanced adaptive P&O MPPT for fast and efficient tracking under varying environmental conditions. IEEE Transactions on Sustainable Energy, 9(3), 1487-1496.
[14] Soni, A. K., Jana, K. C., & Gupta, D. K. (2023). Variable stepsize adaptive maximum power point tracking algorithm for solar cell under partial shading conditions. IETE Journal of Research, 69(3), 1562-1577.
[15] Rodriguez, J., & Cortes, P. (2012). Predictive control of power converters and electrical drives. John Wiley & Sons.
[16] Cortés, P., Kouro, S., La Rocca, B., Vargas, R., Rodríguez, J., León, J. I., ... & Franquelo, L. G. (2009, February). Guidelines for weighting factors design in model predictive control of power converters and drives. In 2009 IEEE International Conference on Industrial Technology (pp. 1-7). IEEE.

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

Publikacja


PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY- e-publikacja (pdf) z zeszytu 2024-11 , nr katalogowy 151341 licencja: Osobista Produkt cyfrowy Nowość	10.00 zł

Zeszyt


PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY- e-zeszyt (pdf) 2024-11 licencja: Osobista Produkt cyfrowy Nowość	85.00 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

2024-11

Twój Koszyk

Publikacja

Zeszyt

Prenumerata

Zeszyt

Czasopisma