تحقیق درباره عملکرد مبدل های منبع هیبریدی نیمه امپدانس تغذیه شده با فتوولتائیک خورشیدی

Investigation on performance of solar photovoltaic fed hybrid semi impedance source converters

چکیده
1 مقدمه
2 سیستم های موجود
3 سیستم پیشنهاد شده
4 شبیه سازی و نتایج تجربی
5 نتیجه گیری
منابع

چکیده
ولتاژ خروجی صفحه فتوولتاییک خورشیدی معمولاً خیلی پایین است؛ مقدار این ولتاژ تحت تأثیر محیط و شرایط جوی، تا حد زیادی متغیر است. دراین مقاله ترکیب هر سیستم قدرت و خروجی مبدل های dc-dc را توسط نوعی ولتاژ ورودی افزایش یافته، تنظیم می کنیم. ساختار مبدل dc-dc برای سیستم های قدرت فتوولتاییک نیز خیلی مهم است. تکنولوژی های مختلف افزایش ولتاژ – همچون مدار یکسو کننده – در حقیقت به طور کامل آزمایش شده اند و موفق شده اند که «اندوکتانس، ظرفیت تغییر، اندوکتانس جفت شده، تطبیق امپدانس، و تکنولوژی های افزایش افزایش مارپیچی» را تغییر دهند. البته این فرآیندها هم دقت ضعیف تر و هم هزینه بالاتری دارند. اثربخشی مبدل منبع نیمه امپدانس هیبرید، بالاتر است.

2- سیستم های موجود
در سیستم های موجود، اینورتر منبع امپدانس میتواند از یک حالت راه به در استفاده کند که از طریق اینورترهای منبع ولتاژ متعارف برای افزایش ولتاژ، مجاز نخواهد بود. به منظور دسترسی پیدا کردن، توان تبدیل ولتاژ باک نیز حفظ میشود. اینورتر منبع امپدانس به علت قابلیت مدوله سازی باک-بوست خود، بسرعت به یک موضوع تحقیقاتی داغ تبدیل شده است. با این حال توپولوژی پیشنهاد شده اولیه با مزایای بالا، همیشه معایبی نیز دارد که عبارتند از: توان فعال متناوب، ولتاژ نیروی بالا، و همچنین فاکتور بهره کوچک. در حقیقت نه امپدانس منبع و نه پل شارژر باتری دارای یک اتصال به زمین مشترک نیستند [8]. عملکردهای انتقال منبع تقویت جدید در بررسی های مختلفی معرفی شدند تا محدودیت های اینورتر منبع امپدانس اصلی را رفع نمایند. از بین این شبکه های بزرگ منبع امپدانس اصلاح شده، شبکه منبع نیمه امپدانس، یک راه حل ساده و آسان است.

2-1 معایب سیستم های موجود
ولتاژ بالا
فشار و فاکتور بوست حداقل
کارایی ضعیف
نمودار بلوکی برای سیستم موجود

3- سیستم پیشنهاد شده
سه ترکیب اضافی از مبدل های dc-dc منبع امپدانس نیز به شیوه ای توصیف شده اند که جدیدترین گونه مبدل منبع امپدانس نوظهور را نشان میدهند. در مبدل های dc-dc، ترکیب شبکه های منبع امپدانس افزایش یافت تا مزایای متعارف شبکه های منبع امپدانس ولتاژ بزرگتر محقق گردند [9,10].

3-1 نمودار مدار برای سیستم پیشنهاد شده
شکل ارائه شده ترکیب دو مبدل منبع شبه z را نشان میدهد. مبدل منبع شبه z اول توسط دیود D1، القاگرهای L1 و L2، و خازن های C1 و C2 تشکیل می گردد . مبدل منبع شبه z دوم توسط دیوید D3، القاگرهای L3 و L4، و خازن های C5 و C6 تشکیل میگردد.

مدل ردیابی نقطه حداکثر توان مبتنی بر پیش بینی برای کاربرد فتوولتائیک متصل به شبکه با استفاده از یک اینورتر Z-Source

Model Predictive Based Maximum Power Point Tracking for Grid-tied Photovoltaic Applications Using a Z-Source Inverter

چکیده
1 مقدمه
2 زمینه‌کاری
3 پیش‌بین مدل مبتنی بر MPPT پیشنهادی
4 نتایج آزمایش و بحث
5 نتیجه‌گیری
منابع

چکیده
این مقاله یک مدل پیش‌بینی مبتنی بر روش ردیابی نقطه حداکثر توان (MPPT) برای یک سیستم استخراج انرژی مبتنی بر یک وارونگر مرتبط با شبکه تک مرحله‌ای را ارائه می‌دهد. ابتدا یک بررسی مختصر از وارونگرهای Z-Source ، روش‌های MPPT و کنترل پیش‌بین مدل (MPC) را ارائه می‌دهد. سپس پیش‌بین مدل مبتنی بر روش MPPT پیشنهادی را معرفی می‌کند. در نهایت، نتایج تجربی را برای تأیید پیامدهای تئوریکی ارائه می‌دهد

2. زمینه‌کاری
الف. وارونگرهای امپدانس- منبع
شبکه‌های امپدانس را می‌توان در طیف گسترده‌ای از کاربردهای تبدیل توان برای ارائه یک ابزار منعطف تبدیل میان انواع مختلف منبع‌ها و بارها بکار گرفت [19-22]. یک وارونگر امپدانس- منبع ساده که در منابع [9، 12، 13، 23 و 24] به عنوان وارونگر منبع- Z (ZSI) ذکر شده است، به عنوان رابط استخراج PV در این مقاله بکار برده شده است. مشخصه متمایز یک ZSI ظرفیت آن در تسهیل وضعیت‌های سوئیچ کردن شلیک از میان برای ارتقاء ولتاژ خروجی است. در حالت‌های شلیک از میان هر دو سوئیچ در یک انتهای ورانگر به طور همزمان روشن می‌شوند. به دلیل گنجاندن وضعیت‌های شلیک از میان، کنترل ZSIها به راهبردهای نوسان جدید نیاز دارد. راهبردهای مختلف نوسان جدید براساس روش نوسان وسعت مثبت (PWM) برای ZSIها بعدتر در منابع [9، 25، 26] پیشنهاد شده‌اند. سه راهبرد نوسان قابل توجه برای ZSIها عبارتند از تقویت ساده، تقویت بیشینه و تقویت ثابت. در این مقاله راهبرد تقویت ساده برای تولید سیگنال‌های سوئیچ برای ZSI شکل 3 انتخاب شده است.

راهبرد نوسان تقویت ساده مشابه حامل مبتنی بر PWM قدیمی عمل می‌کند و بهره ولتاژ آن بصورت زیر بدست می‌آید،
99 که M شاخص نوسان، B فاکتور تقویت امپدانس- شبکه، V_ac دامنه ولتاژ خروجی وارونگر (برابر ولتاژ فاز اوج شبکه وقتی که به شبکه متصل باشد) و V_0 ولتاژ dc-پیوند است. فاکتور تقویت B بصورت زیر بدست می‌آید [26]،

ب. تکنیک‌های MPPT
همگرایی سریع، موج‌دار شدن کم توان در MPP، ردیابی درست و صحیح MPP از خصوصیات مطلوب یک تکینک MPPT به شمار می‌آیند. الگوریتم‌ها، معماری‌ها و مکانیزم‌های مختلف برای ردیابی MPP یک ماژول PV در متون دو دهه گذشته پیشنهاد شده‌اند. برخی از روش‌های معروف MPPT عبارتند از: الگوریتم ، شمای ، تکنیک ، الگوریتم P&O، الگوریتم هدایتی افزایشی و کنترل ولتاژ مدار باز کسری (V_0c) . در این کار، ایده پشت الگوریتم P&O به عنوان زمینه‌های توسعه پیش‌بین مدل جدید براساس تکنیک MPPT استفاده شده است که بازده استخراج انرژی بهتری را نمایان می‌کند و می‌تواند در برابر وضعیت‌های محیطی پویا بطور مؤثر احاطه می‌کند.

ج. MPC برای مبدل‌های الکترونیک توان
مبدل‌های الکترونیک توان سیستم‌های غیرخطی با تعداد مشخص دستگاه‌های سوئیچ هستند که باید براساس اهداف و محدودیت‌های عملیاتی دقیق کنترل شوند. کنترل مبدل‌های الکترونیک توان با خصوصیات ذکر شده نیازمند شماهای کنترل ماهرانه است. همین طور، تکنیک MPC که جدیداً به عنوان یک راهبرد کنترل جدید امیدوارکننده برای کنترل سامانه‌های الکترونیک توان ظهور کرده است. تکنیک‌های MPC در مقایسه با شماهای کنترلی کلاسیک یک پاسخ دینامیک سریع یا یک حاشیه پایداری زیاد ارائه می‌دهد که موجب می‌شود برای کار کردن MPPT سیستم‌های PV تحت شراط محیطی دینامیک مناسب باشند.

مجموعه ای از سلول های خورشیدی ریز چند پیوندی متصل شده توسط جوهرهای رسانا

Array of micro multijunction solar cells interconnected by conductive inks

چکیده

1. مقدمه

2. روش اتصال داخلی مستقیم چاپ جوهر نقره

3. نمونه اولیه با برد کامل

4. نتیجه گیری

منابع

چکیده

     فتوولتائیک ریز متمرکز (CPV میکرو) شامل کاهش اندازه مولفه های فناوری فتوولتائیک متمرکز معمولی (CPV) است که به همان اندازه بهره وری زیادی ایجاد می کند و هزینه های مواد و هزینه های تولید را کاهش می دهد. ما در این مقاله بر پیاده سازی روش های تولید با توان بالا برای اتصال داخلی سلول های خورشیدی تمرکز می کنیم. هدف این است که اتصال داخلی ناحیه بزرگی از هزاران سلول میکروسل با هزینه کم 3 یورو/مترمربع را فعال کنیم. اولین نمونه تولید می شود، چند سلول خورشیدی 1 〖mm〗^2 از طریق چاپ مستقیم بر روی پد های تماس جلویی به هم متصل می شوند. این نتیجه یک لایه شیشه ای با اندازه 190 × 145〖mm〗^2 است که یک مدار کاملا چاپ شده 12 سطر را به هم متصل می کند که هر سطر شامل 11 سلول خورشیدی چند پیوندی به صورت موازی است. عامل پرشدگی (FF) برد کامل 76% در 214 سان است.

روش اتصال داخلی مستقیم چاپ جوهر نقره
     روش پیشنهادی اتصال داخلی چاپ مستقیم (DPIM) از دو ماده برای اتصال جلویی استفاده می کند، یک دی الکتریک اپوکسی برای عایق جانبی سلول خورشیدی برای جلوگیری از شارش کوتاه و جوهر نقره رسانا که بر روی پدهای اتصال جلویی سلول های خورشیدی چاپ می شود تا بر روی صفحه شیشه ردیابی شود. یک شماتیک از این رویکرد در شکل 2 نشان داده می شود.
برای DPIM سلول های خورشیدی، مرحله به مرحله به صورت زیر خواهد بود:

1- چاپ اسکرین اتصال داخلی بر روی برد شیشه ای ردیابی می شود و در دماهای کمتر از 100 درجه سانتی گراد حرارت داده می شود
2- گذاشتن و برداشتن سلول های خورشیدی و لحیم کاری فرونشینی برای تماس الکتریکی و چسبندگی
3- چاپ سرنگ دی الکتریک در اطراف سلول های خورشیدی برای عایق الکتریکی سلول خورشیدی جانبی و حرارت دهی نور ماورابنفش دی الکتریک. این مرحله در صورتی قابل حذف خواهد بود که مهره ها به صورت الکتریکی عایق شوند
4- چاپ اسکرین لایه اتصال داخلی نهایی با جوهر نقره اپوکسی و افزایش دما

     همانطور که مشاهده شد، این روش تنها شامل چند مرحله بدون استفاده از هیچ مولفه اضافی است، اما شامل زیرلایه واضح، سلول های خورشیدی و جوهر ها می شود. در صورتی از مرحله 3 اجتناب می شود که عایق جانبی مهره ها در طول تولید سلول ها حاصل شود، این فرایند حتی با تجهیزات کمتر ضروری ساده سازی می شود.چالش های مربوط به DPIM اولین هستند، عایق موفق جانبی سلول خورشیدی؛ و دوم تراز کامل اسکرین با صفحه سلول خورشیدی. ناحیه پدهای تماس اختصاص یافته تنها 100×100 〖μm〗^2 است که منجر به تلرانس بسیار سخت برای چاپ اسکرین 20 μm می شود. این تلرانس برای تضمین یک تماس اهرمی خوب بین جوهر نقره و پدها و برای اجتناب از هاشورزنی بسیار زیاد ناحیه فعال سلول خورشیدی قابل پذیرش است. چاپ اسکرین در مقیاس بزرگ امکان خط هایی با عرض 70 μm را فراهم می کند [17]. این روش هنوز هم برای دستگاه های کوچکتر با ضلع بیش از 500 μm (پدهای 50 μm) با طرح فلزپوشانی جلویی مشابه اما با اتلاف سایه زنی زیاد قابل اجرا است. تغییر این طرح برای یک ناحیه اتصال واحد بعنوان مثال یک باس بار بزرگتر قابل اجرا است. اگر به استفاده از سلول های خورشیدی کوچکتر <500 میکرومترنیاز باشد، اجرای چاپ اسکرین دشوار خواهد بود. آیا یک فناوری چاپ دقیق تر باید استفاده شود [17]، یا طرح متالیک جلویی سلول خورشیدی باید ناحیه ضروری برای DPIM [16] را با پذیرش کاهش ناحیه فعال رها کند.

تاثیر سیستم های فتوولتاییک مرتبط با شبکه بر پایداری ولتاژ شبکه های توزیع تونسی با استفاده از کنترل توان راکتیو دینامیک

Impact of grid-tied photovoltaic systems on voltage stability of tunisian distribution networks using dynamic reactive power control

چکیده

1. مقدمه

2. سیستم فتوولتاییک متصل به شبکه

3. آنالیز عددی

3.1. توصیف سیستم

3.2 آنالیز ولتاژ حالت پایا

3.3 نتایج شبیه سازی برای کیفیت توان

1. گذر از خطا

2. اتصال-کوتاه شبکه بدون نیروگاه برق فتوولتاییک (PVPP)

3. اتصال-کوتاه شبکه با PVPP

4. شبیه سازی STATCOM با شبکه انتقال در مدت اتصال-کوتاه

4.بحث

5. نتیجه گیری

منابع

چکیده

آنالیز پایداری ولتاژ شبکه انتقال با درجه بالای یکپارچه سازی فتوولتاییک (PV) به دلیل تولیدهای تصادفی سیستم خورشیدی، یک مشکل چالش برانگیز است. پایدارسازی توان خروجی یک معیار مهم برای تعیین درجه نفوذ فتولتاییک در شبکه های توزیع فعال، با درنظر داشتن قابلیت بارگیری، است. این مقاله استراتژی تنظیم ولتاژ موثر برای سیستم انتقال را با استفاده از ماژول STATCOM به منظور برطرف کردن افت و جنبه های تاثیر بر پایداری ولتاژ در شبکه انتقال، توصیف می کند. این مقاله همچنین تاثیر سیستم کنترل STATCOM بر جلوگیری کردن ترکیب ولتاژ تزریق STATCOM و هارمونیک ها از دستیابی به جبران ولتاژ خالص، مورد تحلیل قرار می دهد. سیستم آزمایش تحت آنالیز پیشنهادی، شبکه قدرت توزیع تونسی با 53-شین (باس) که با نیروگاه فتوولتاییک خورشیدی 12 مگاواتی ادغام می شود، می باشد. نتایج شبیه سازی اضافه شدند تا بازدهی روش کنترل پیشنهادی را برای ارتقای کیفیت سیستم برق بر مبنای کد شبکه تونسی نشان دهد. بررسی پایداری ولتاژ نشان می دهد که رفتار دینامیکی ولتاژ به شدت به ظرفیت مدار کوتاه شبکه قدرت در نقطه ادغام فتوولتاییک بستگی دارد. 

1. مقدمه 

در حال حاضر، شبکه های توزیع تنها برای سرویس شعاعی طراحی می شوند، با ایستگاه های قدرت متمرکز که برق را برای تحویل شبکه ها در فاصله های زیاد فراهم می کنند. با این وجود، بدلیل اینکه مولدهای پراکنده و غیرمتمرکز تدریجا به سیستم های توزیع برق اضافه می شوند، شبکه های توزیع دچار تغییرات چشمگیری می شود. منابع تجدیدپذیر انرژی سهم بزرگی را در سبک پراکنده تولید، که اخیرا به شدت رو به افزایش بوده، در طول چند سال گذشته و خصوصا قرن 21 به خود اختصاص داده اند. مقدار قابل توجهی از این سبک پراکنده تولید، با کمک منابع انرژی تجدیدپذیر تامین می گردد. در این سیستم های تولید،  منابع تجدیدپذیر مانند زیست توده، پیل های سوختی، برق آبی، خورشیدی و بادی، پتانسیل و قابلیت امیدوار کننده ای را نشان داده اند [2].

5. نتیجه گیری

این مقاله تاثیر ادغام و یکپارچه سازی فتوولتاییک بر پایداری ولتاژ شبکه توزیع با 53 شین را بررسی نمود. بازدهی و کیفیت ولتاژ در سیستم فتوولتاییک به دلیل ناپایداری ولتاژ در سیستم متصل به شبکه، افت پیدا می کند. برای غلبه بر این مشکل، STATCOM برای بهبود بخشیدن به کیفیت توان و پایداری ولتاژ سیستم قدرت تحت سناریوهای مختلف بر اساس کد شبکه تونسی پیاده‌سازی شده است. STATCOM جایگزین های بهتری بمنظور افزایش حاشیه پایداری ولتاژ استاتیک و قابلیت انتقال توان می دهد. STATCOM همچنین اجرا شد تا توان PQ تزریق شده به شبکه انتقال قدرت را تنظیم نماید. در این مقاله، ما همچنین بعضی مدل‌های مناسب برای STATCOM در آنالیز حالت پایا را همراه با بحثی دقیق و موشکافانه ارایه کردیم. بنابراین، ما یک روش برای شناسایی مکان بهینه افزاره های FACTS بدست آورده ایم. معادلات مربوطه نیز مشتق شده اند. نتایج شبیه سازی نشان می دهد که بهبود معناداری در این پارامترها و پایداری حالت پایای سیستم با گنجاندن STATCOM بوجود می آید.

Abstract

Analysis of voltage stability of transmission network with high photovoltaic (PV) integration is a challenging problem because of the stochastic generation of a solar system. Stabilization of the output power is an important criterion for determining the degree of penetration of PV in active distribution networks, considering loading capability. This article describes the effective voltage regulation strategy for the transmission system using the STATCOM module to resolve the drop and the effect aspects on the voltage stability in the transmission network. This paper analyzes also the influence of the STATCOM control system on preventing the combination of injection voltage STATCOM with harmonics from achieving pure voltage compensation. The proposed test system under analysis is the 53-Bus Tunisian distribution power network integrating 12 MW solar PV plant. Simulation results are added to demonstrate the efficiency of the proposed control technique for enhancing the power system quality based on the Tunisian grid code. Investigation of voltage stability shows that the dynamic behavior of the voltage depends strongly on the short circuit capacity of the power network at the point of PVs integration.

1. Introduction

Currently, Distribution grids are solely designed for radial service, with large centralized power stations providing power to the delivery of networks over long distances. However, as decentralized and distributed generators with smaller capacities are added gradually to the electricity distribution system, it undergoes dramatic changes. Renewable sources of energy have appropriated a large share in the recently proliferating distributed mode of generation during the past few years, and especially in the 2000 s. A major chunk of this recent distributed mode of generation are contributed by renewable sources of energy. In such generation systems, renewable sources like biomass, fuel cells, hydroelectric, solar and wind have demonstrated promising potential and viability [2].

5. Conclusion

This paper investigated the influence of photovoltaic integration on the voltage stability of the 53-Bus distribution grid. Efficiency and quality of voltage in PV system degrades due to instability in voltage in Grid connected system. To overcome this problem, the STATCOM is implemented for improving the power quality and the power system voltage stability under various scenarios based on the Tunisian grid code. STATCOM contributes better alternatives to increases static voltage stability margin and power transfer capability. STATCOM is also implemented to regulate the injected P-Q power to the power transmission network. In this paper, we also presented some appropriate models for the STATCOM in the steady-state analysis and with a rigorous discussion. Thus, we have derived a technique for identifying optimal placement of FACTS devices. The related equations are also derived. Simulation results show that there is a significant improvement of these parameters and steady-state stability of the system with insertion of STATCOM.

تصویری از مقاله ترجمه و تایپ شده در نرم افزار ورد

تاثیر سیستم های فتوولتاییک مرتبط با شبکه بر پایداری ولتاژ شبکه های توزیع تونسی با استفاده از کنترل توان راکتیو دینامیک

Impact of grid-tied photovoltaic systems on voltage stability of tunisian distribution networks using dynamic reactive power control

مبدل سه سطحی تشدیدی ترکیبی ZCS مبتنی بر ترانسفورماتور دوگانه

Dual-transformer-based hybrid resonant three-level ZCS converter

چکیده
1- مقدمه
2- پیکربندی مدار و اصول عملیاتی
3- طراحی پارامترها
3-1 نسبت دورهای N1 و N2
3-2 خازن تشدیدی Cr
3-3 القاگر تشدیدی Lr
3-4 طراحی بهینه N2 و Cr
4- نتایج تجربی
5- نتیجه گیری
مراجع

چکیده

چکیده یک مبدل سه سطحی تشدیدی ترکیبی شامل ترانسفورماتورهای دوگانه در این مقاله ارائه می شود که برای استفاده از توان فتوولتائیک پراکنده با دسترسی به شبکه توزیع dc ولتاژ متوسط مناسب است. مبدل پیشنهادی می تواند بوسیله افزودن یک مدار کنترل به مدار سه سطحی (TL) نقطه خنثی سنتی کلمپ شده (NPC) به دست آید که این منجر به یک مدار TL اساسی عمل کننده با یک چرخه کاری ثابت می شود. مدولاسیون پهنای پالس (PWM) برای مدار کنترل برای تحقق کلیدزنی های جریان صفر در مدار IT اساسی اتخاذ می شود که بیشتر توان را در محدوده بار کامل انتقال می دهد. در نتیجه، اتلاف کلیدزنی مبدل می تواند بطور قابل توجهی کاهش یابد. تاثیرات نسبت دورهای دومین ترانسفورماتور و ظرفیت تشدید بر جریان کلید، مقدار پیک ولتاژ تشدید و مقدار القایش تشدید بطور دقیق بحث شده و اصول طراحی پارامترها مطرح می شوند. در نهایت، یک نمونه اولیه برای اعتبارسنجی عملکرد مبدل پیشنهادی ساخته می شود.

1- مقدمه

با پیشرفت علم و فناوری، سطح فناوری سلول خورشیدی در چند سال گذشته افزایش یافته است. هزینه تولید توان فتوولتائیک به سرعت کاهش یافته و ظرفیت تولید توان تا حد زیادی افزایش یافته است. در چند سال آینده، تمرکز توسعه تولید توان فتوولتائیک در چین از یک ایستگاه توان متمرکز به یک سیستم تولید توان پراکنده تغییر خواهد کرد. در سال 2017، تولید توان فتوولتائیک پراکنده چین 19GW را اضافه خواهد کرد (هو و لیو، 2017؛ کیما و محمود، 2019؛ کیما، 2020). توان فتووتائیک پراکنده یک خروجی DC را تولید می کند که بطور مستقیم به شبکه توزیع AC متصل است. بنابراین، دسترسی PV پراکنده به شبکه های توزیع توان DC می-تواند بسیاری از لینک های محاسباتی را کم کند. این مورد منجر به هزینه عملیاتی پایین، قابلیت اطمینان بالا و اتلاف های انتقال پایین می شود (جیانگ و ژنگ، 2012؛ سونگ و همکاران، 2013).

Abstract

A hybrid resonant three-level converter comprised of dual transformers is proposed in this paper, which is suitable for the application of distributed photovoltaic power accessing the medium voltage dc distribution network. The proposed converter can be obtained by adding a control circuit into the traditional neutral point clamped (NPC) three-level (TL) circuit, achieving the basic TL circuit operating with a fixed duty cycle. Pulse width modulation (PWM) is adopted for the control circuit to realize zero current switchings for the basic TL circuit, which delivers most of the power, under full load range. As a result, the switching loss of the converter can be significantly reduced. The influences of the turn ratio of the second transformer and resonant capacitance on the switch current, the peak value of resonant voltage, and the value of the resonant inductance value are discussed in detail, and the parameters design principles are put forward. Finally, a prototype is built to verify the performance of the proposed converter.

1- Introduction

With the advancement of science and technology, the level of solar cell technology has been greatly improved in the past few years. The cost of photovoltaic power generation has been dropped rapidly, and the capacity for power generation has been greatly increased. In the next few years, the focus of the development of photovoltaic power generation in China will shift from a centralized power station to a distributed power generation system. In 2017 China’s distributed photovoltaic power generation will add 19GW (Hu and Liu, 2017; Cheema and Mehmood, 2019; Cheema, 2020). The distributed photovoltaic power generates a DC output which is basically directly connected to the AC distribution network. Therefore, distributed PV access to DC power distribution networks can save many commutation links. It has a low operating cost, high reliability and low transmission losses (Jiang and Zheng, 2012; Song et al., 2013).

تصویری از مقاله ترجمه و تایپ شده در نرم افزار ورد

مبدل سه سطحی تشدیدی ترکیبی ZCS مبتنی بر ترانسفورماتور دوگانه

Dual-transformer-based hybrid resonant three-level ZCS converter

ماژول های کوچک فتوولتائیک CMOS ولتاژ بالا با قابلیت روشنایی 12.5 ولتی

High-Voltage 12.5-V Backside-Illuminated CMOS Photovoltaic Mini-Modules

• برای دانلود رایگان مقاله انگلیسی با فرمت pdf بر روی عنوان انگلیسی مقاله کلیک نمایید.
• برای خرید و دانلود ترجمه فارسی آماده با فرمت ورد، روی عنوان فارسی مقاله کلیک کنید.

تصویری از مقاله ترجمه و تایپ شده در نرم افزار ورد

ماژول های کوچک فتوولتائیک CMOS ولتاژ بالا با قابلیت روشنایی 12.5 ولتی

High-Voltage 12.5-V Backside-Illuminated CMOS Photovoltaic Mini-Modules

• برای دانلود رایگان مقاله انگلیسی با فرمت pdf بر روی عنوان انگلیسی مقاله کلیک نمایید.
• برای خرید و دانلود ترجمه فارسی آماده با فرمت ورد، روی عنوان فارسی مقاله کلیک کنید.

مدیریت توان غیر متمرکز چندین واحد فتوولتائیک، باتری و دروپ در یک میکرو شبکه جزیره ای

Decentralized Power Management of Multiple PV, Battery, and Droop Units in an Islanded Microgrid

چکیده

1. مقدمه

2. استراتژی کنترلی پیشنهادی

A. اهداف کنترلی

B. اقدامات کنترل و عملیات اصلی

C. تغییرات پاسخ در تولید توان PV

D. پاسخ به تغییرات SOC

3. صحت سنجی

A. عملیات اصلی

B. عملکرد شارژ شدن باتری

C. قطع تولید PV

4. نتیجه گیری

چکیده

در این مقاله، یک استراتژی مدیریت توان غیر متمرکز برای چندین واحد PV، باتری و دروپ در یک ریز شبکه جزیره ای پیشنهاد می شود. استراتژی کنترل جهت مدیریت هر ترکیبی از این واحد ها بدون اصلاح سیستم های کنترل آنها ارائه می شود. این روش یک رویکرد جامع تر و کلی تر جهت هماهنگ سازی سه واحد در مقایسه با تکنیک های موجود در مراجع که تنها دو نوع یعنی سیستم های PV و باتری را در نظر می گیرند و یا تنها یک واحد از هر کدام را در نظر می گیرند، ارائه می کند. عملیات هر واحد به طور خودکار جهت حفظ تعادل بین تولید و مصرف هماهنگ سازی شده و از سویی شارژ دهی/تخلیه شارژ کنترل شده باتری ها در ریز شبکه را تضمین می کند. جهت تحقق این هماهنگ سازی، حلقه های کنترل ولتاژ و توان در هر واحد PV و باتری جهت تبعیت از منحنی های مشخصه توان/ فرکانس چند بخشی (P/f) طراحی شده پیکره بندی می شوند. این ویژگی ها جهت تطبیق  با شرایط عملیاتی ریزشبکه  به طور مستقل بدون توجه به سیستم های ارتباطی خارجی و مدیریت متمرکز طراحی می شوند. بر این اساس، سیستم کنترل برای هر واحد قادر به سوییچ خودکار و یکپارچه به طور واقعی میان تنظیم فرکانس و کنترل توان بر اساس توان PV موجود، SOC باتری ها و کل تقاضای بار در ریز شبکه است. این استراتژی با استفاده از کنترل گر های چند حلقه ای بر خلاف روش معمول استفاده از مود های عملیاتی گسسته و منطق سوییچ، طراحی و پیاده سازی می شود. استراتژی پیشنهادی با استفاده از یک ریز شبکه شبیه سازی شده در PSCAD/EMTDC با مدل های سوییچینگ دقیق مبدل های توان الکترونیکی مورد صحت سنجی و ارزیابی قرار می گیرد. 

1. مقدمه 

ماهیت متناوب تولید توان فتوولتیک (PV) موجب ایجاد یک چالش بزرگ جهت به کارگیری قابل توجه سیستم های PV در ریز شبکه های جزیره ای می شود. این موضوع نیازمند استفاده از سیستم های باتری جهت تکمیل تولید متناوب واحد های PV به منظور حفظ تعادل توان در ریزشبکه های جزیره ای است. به عبارت دیگر، سیستم های باتری نشان دهنده نقش کارای شبکه در ریز شبکه های متصل شده به شبکه جهت تامین/جذب انرژی مازاد/ مورد نیاز است. با این حال، سیستم های باتری دارای میزان توانا محدود، ظرفیت محدود و شارژ دهی محدود بوده که وابسته به وضعیت شارژ دهی باتری (SOC) هستند. بنابراین، باید عملیات PV و واحد های باتری جهت در نظر گرفتن تولید PV متناوب و محدودیت های عملیاتی واحد های باتری سازمان دهی می شوند. علاوه براین، واحد های PV و باتری باید قادر به هماهنگ سازی با واحد های غیر قابل توزیع که به طور معمول جهت تضمین یکپارچگی تامین مورد استفاده قرار می گیرند، باشند. در ریزشبکه های جزیره ای، این واحد ها از استراتژی های کنترل دروپ جهت تحقق به اشتراک گذاری توان در میان واحد ها استفاده می کنند. 

4- نتیجه گیری

در این تحقیق یک استراتژی مدیریت توان غیر متمرکز جهت هماهنگ سازی PV، باتری و واحد های دروپ در ریزشبکه های جزیره ای ارائه شده است. در این استراتژی ولتاژ محلی و حلقه های کنترل توان در هر کدام از واحد های PV و باتری جهت تبعیت از منحنی های مشخصه P/f چند بخشی پیکربندی می شوند. این منحنی ها به طور همزمان در هر واحد و در هر واحد نسبت به شرایط عملیاتی ریزشبکه عمل می کنند. نشان داده شد که با استفاده از این منحنی های P/f، یک هماهنگ سازی کامل بدون توجه به هر گونه ارتباطات خارجی و روش های مدیریت مرکزی قابل حصول است. همچنین اجرای کنترل چند حلقه ای استراتژی منجر به تغییرات یکنواحت در میان اهداف کنترلی مختلف می شود. عملکرد استراتژی پیشنهادی با استفاده از یک مدل سوییچینگ اجرا شهد در محیط psca/ad/emtdc اجرا شد.

Abstract

In this paper, a decentralized power management strategy is proposed for multiple photovoltaic (PV), battery, and droop units in an islanded microgrid. The control strategy is developed to handle any combination of these units without modifying their control systems. This provides a more comprehensive and generalized approach to coordinate the three types of units, in comparison to the techniques in the literature that consider only two types, mainly PV and battery systems, or consider only a single unit of each type. The operation of each unit is autonomously coordinated to maintain the balance between generation and consumption, while ensuring controlled charging/discharging of the batteries in the microgrid. To achieve this coordination, the voltage and the power control loops, within each of the PV and battery units, are configured to follow the specifically designed multi-segment power/frequency (P/f) characteristic curves. These characteristics are designed to independently adapt to the microgrid operating conditions, without relying on any external communications and centralized management systems. Accordingly, the control system for each unit is able to autonomously and seamlessly switch in real-time between power control and frequency regulation based on the available PV power, the state-of-charge of the batteries, and the total load demand in the microgrid. The strategy is designed and implemented using multi-loop controllers, in contrast to the commonly adopted approach of using discrete operating modes and switching logics. The proposed strategy is validated using a microgrid simulated in PSCAD/EMTDC with detailed switching models of the power electronic converters.

I. INTRODUCTION

THE intermittent nature of photovoltaic (PV) power generation poses a great challenge to the widespread adoption of PV systems in islanded microgrids. This necessitates the deployment of battery systems to complement the intermittent generation of PV units in order to maintain power balance in islanded microgrids. In other words, battery systems mimic the role the utility grid plays in grid-connected microgrids, to supply/absorb needed/surplus energy. However, battery systems have limited power ratings, limited capacities, and restricted charging scenarios that depend on the battery state-of-charge (SOC). Therefore, the operation of the PV and battery units must be coordinated to consider both the intermittent PV generation and the operating constraints of the battery units. Moreover, PV and battery units must be able to coordinate with dispatchable units that are commonly deployed to ensure continuity of supply. In islanded microgrids, these units typically employ the droop control strategies to achieve appropriate power sharing among the units [1]–[6].

IV. CONCLUSION

A decentralized power management strategy is developed in this paper to coordinate PV, battery, and droop controlled units in islanded microgrids. In this strategy, the local voltage and power control loops, at each of the PV and battery units, are configured to follow multi-segment P/f characteristic curves. These characteristic curves can be adjusted autonomously at each unit according to the microgrid operating conditions. It is shown that by using these adaptive P/f characteristic curves, a fully autonomous coordination can be achieved, without relying on any external communications and central management schemes. Also, it is shown that the multi-loop control implementation of the strategy results in smooth transitions among different control objectives. The performance of the proposed strategy has been successfully validated using a detailed switching model implemented in the PSCAD/EMTDC environment.

تصویری از مقاله ترجمه و تایپ شده در نرم افزار ورد

مدیریت توان غیر متمرکز چندین واحد فتوولتائیک، باتری و دروپ در یک میکرو شبکه جزیره ای

Decentralized Power Management of Multiple PV, Battery, and Droop Units in an Islanded Microgrid

القا کننده جفت شده بر مبنای متد اندازه گیری جریان مستقیم برای مبدل های بدون ترانسفورماتور متصل به شبکه

Coupled-Inductor-Based DC Current Measurement Technique for Transformerless Grid-Tied Inverters

چکیده

1. مقدمه

2.روش اندازه‌گیری جریان DC پیشنهاد شده

3. طرح کنترل مبدل PV در حالت متصل به شبکه با روش پیشنهادی

4. تایید یا اثبات تجربی

5.نتیجه گیری

چکیده

مبدل‌های فتوولتائیک (PV) متصل به شبکه باید چندین تقاضا را برآورده کنند، این تقاضا ها شامل کارایی بالا و کاهش هزینه و پیچیدگی سیستم کلی می‌باشد. از این رو عملیات بدون ترانسفورماتور برای دستیابی به تقاضا های ذکرشده مفید می‌باشد. در ضمن، چنین عملیاتی منجر به ناکارامدی های متعددی مانند تزریق مولفه جریان مستقیم به داخل شبکه می‌شود، این مولفه باید بمنظور اجتناب از برخی اثرات مانند اشباع ترانسفورماتور ها در شبکه توزیع، بطورموثری کاهش یابد. از سوی دیگر محدود کردن این مولفه تا چند میلیآمپر با توجه به خطای اندازه‌گیری مختلف، یک مشکل چالش برانگیز می‌باشد. بر این اساس، روش‌های مختلف مسدود سازی و اندازه‌گیری پیشنهاد شده جهت غلبه بر این مشکل مورد مطالعه قرار گرفته است، که برخی از معایب در کنار هر روش، مانند پیچیدگی پیاده‌سازی، مشکلات ولتاژ حالت مشترک و فیلتر مورد نیاز زیاد مشاهده می‌شوند. علاوه بر این، هیچکدام از آنها مستقیما مولفه dc را اندازه‌گیری نمی‌کنند، اما با استفاده از روش‌های مختلف، مقدار آن را پیش‌بینی می‌کنند. از این‌رو، این مقاله یک روش جدید برای اندازه‌گیری مولفه dc با دقت بالا، با استفاده از القا‌کننده جفت‌شده همراه با حسگر جریان اثر هال با رنج کم بمنظور دستیابی به حداقل هزینه ههکن با حداکثر دقت ممکن را پیشنهاد می‌دهد. این روش پیشنهادی بمنظور بررسی و تایید اصل عملیات مورد بررسی، تجزیه و تحلیل قرار گرفته و بصورت تجربی آزمایش شده‌است. همچنین اندازه‌گیری تجربی مولفه جریان مستقیم با استفاده از مبدل منبع ولتاژ (VSI) متصل به شبکه بدون ترانسفورماتور 5 کیلوولت‌آمپر با و بدون روش پیشنهادی به منظور تایید عملیات، توصیف شده است.

 نتیجه گیری

این مقاله روش اندازه گیری مولفه جریان dc بر مبنای القاکننده جفت شده را برای مبدل های بدون ترانسفورماتور های متصل به شبکه پیشنهاد کرد. مزیت های در کنار این روش، هزینه کم، سادگی و دقت بالا می باشد. در همین حال، حسگر های جریان اضافی مورد استفاده قرار می گیرند، این حسگر ها دارای رنج یا دامنه کوچکی می باشند. برخلاف همه روش های اندازه گیری مرسوم، روش اندازه گیری پیشنهاد شده قادر به اندازه گیری مولفه dc خود می باشد، یعنی مقدار آن از آفست dc اندازه گیری شده بین خروجی های مبدل را پیش بینی نمی کند. روش اندازه گیری پیشنهاد شده بصورت آزمایشی تایید شد و در یک مبدل منبع ولتاژ 5 کیلو ولت آمپر سه فاز سه سیمه بدون ترانسفورماتور متصل به شبکه آزمایش شد که در آن مولفه dc بطور موثر از 60 میلی آمپر به 2 میلی آمپر، کاهش یافت.

Abstract

Grid-tied photovoltaic inverters must fulfill several requirements, including high efficiency and reduced cost and complexity of the overall system. Hence, transformerless operation is advantageous in order to achieve the prior requirements. Meanwhile, such operation results in several demerits, such as the dc current component injection into the grid. This component should be effectively mitigated in order to avoid some impacts, such as the saturation of the transformers in the distribution network. On the other hand, limiting this component up to few milliamperes is a challenging issue due to the various measurement errors. Accordingly, different blocking and measurement techniques have been proposed and studied to overcome this issue, where some demerits are seen behind each technique such as the implementation complexity, the common-mode voltage problems, and the high filter requirements. Moreover, none of them measures the dc component directly, but predicts its value using different approaches. Hence, this letter proposes a new technique to measure this dc current component with high accuracy using a coupled inductor combined with a small-range Hall effect current sensor in order to achieve the lowest possible cost with the highest possible accuracy. The proposed technique is introduced, analyzed, and tested experimentally to verify its principle of operation. Also experimental measurement of the dc current component using a 5-kVA transformerless grid-tied voltage-source inverter is introduced with and without the proposed technique in order to validate its operation.

V. CONCLUSION

This paper has proposed a coupled-inductor-based dc current component measurement technique for transformerless grid-tied inverters. The merits behind this method are low cost, simplicity, and high accuracy. Meanwhile, additional current sensors are used, but these sensors has a small range. Unlike all the conventional measurement techniques, the proposed one is able to measure the dc component itself, i.e. it does not predict its value from the measured dc offset between the inverter outputs. The proposed measurement technique is verified experimentally and tested in a 5 kV A three-phase three-wire transformerless grid-tied voltage source inverter, in which the dc component has been effectively reduced from 60 mA to 2 mA.

تصویری از مقاله ترجمه و تایپ شده در نرم افزار ورد

القا کننده جفت شده بر مبنای متد اندازه گیری جریان مستقیم برای مبدل های بدون ترانسفورماتور متصل به شبکه

Coupled-Inductor-Based DC Current Measurement Technique for Transformerless Grid-Tied Inverters

روش جدید ردیابی حداکثر توان با سرعت و دقت بسیار بالا، برای سیستم های ترکیبی مبدل انرژی سلول فتوولتائیک/سوخت هیبریدی

Novel fast and high accuracy maximum power point tracking method for hybrid photovoltaic/fuel cell energy conversion systems

چکیده
1- مقدمه
2- روش های MPPT قابل کاربری برای سیستم های PV و FC
2-1- روش های MPPT قابل کاربری در سیستم های PV
2-2- روش های MPPT قابل اعمال بر روی سیستم های FC
3- پیاده سازی روش MPPT پیشنهادی در سیستم ترکیبی PV/FC
3-1- زیرسیستم PV
3-2- زیرسیستم FC
4- نتایج آزمایشی و ارزیابی کارایی
4-1- نتایج آزمایشی مرتبط به زیرسیستم PV
4-2- نتایج آزمایشی مرتبط به زیرسیستم FC
5- جمع بندی

چکیده

در حال حاظر از دو واحد ردیابی نقطه حداکثر توان در سیستم های ترکیبی فوتوولتائیک (PV)/ سلول سوختی (FC) استفاده می شود، یکی برای زیرسیستم PV و دیگری برای قسمت FC، که این امر به شکل قابل توجهی به پیچیدگی پیاده سازی سیستم و همچنین افزایش هزینه می انجامد. این مقاله با معرفی روش نوین و یکپارچه MPPT با سرعت و دقت بالا برای استخراج حداکثر توان از سیستم های مبدل انرژی ترکیبی PV/FC به رفع این مشکل می پردازد. این روش تنها تکنیک MPPT یکپارچه ذکر شده در مقالات بوده که از یک الگوریتم تکی برای ردیابی مداوم نقاط حداکثر توان (MPPs) ماژول PV و بخش FC سیستم های ترکیبی PV/FC استفاده می کند. سیستم مبدل انرژی ترکیبی PV/FC برای ارزیابی کارایی روش ذکر شده ساخته شده است، و به شکل آزمایشی تایید شده که روش MPPT پیشنهادی روند MPPT بسیار دقیق و سریعی را اجرا کرده است، به شکلی که کارایی MPPT در زیرسیستم های PV و FC به ترتیب بالای 99.6 و 99.41 درصد بوده و زمان هم گرایی آن ها نیز بسیار کوتاه و به ترتیب 12 میلی ثانیه و 33 ثانیه می باشد. مقایسه بین روش MPPT پیشنهادی در این مقاله و روش های MPPT امروزی نیز انجام شده، که به شکلی صریح نشان دهنده بالاترین کارایی این روش (99.6% و 99.41%) و همچنین کوتاه ترین زمان همگرایی (12 میلی ثانیه) در مقایسه با روش های امروزی است. لازم به ذکر است که روش ارائه شده 2 وظیفه را انجام داده (ردیابی دو MPP) در حالی که دیگر روش ها تنها یک وظیفه (ردیابی 1 MPP) را انجام می دهند.

1- مقدمه

اخیرا استفاده از منابع انرژی تجدیدپذیر، به خصوص انرژی بادی و خورشیدی [1و2]، به دلیل مشکلاتی چون کاهش قابلیت دسترسی سوخت های فسیلی افزایش چشمگیری داشته است. در عمل برای افزایش توان تولیدی و قابلیت اطمینان، منابع انرژی تجدیدپذیر غالبا با دیگر منابع نیرو ترکیب می شوند تا یک سیستم مبدل ترکیبی را مانند سیستم ترکیبی فوتوولتائیک (PV)/ سلول سوختی (FC) ایجاد کنند. یک سیستم PV/FC شامل زیرسیستم PV می شود که به عنوان منبع اصلی توان استفاده شده و یک بسته FC که معمولا به عنوان منبع قدرت آماده به کار استفاده می شود. این پیکربندی موجب می شود تا سیستم مبدل انرژی ترکیبی PV/FC قابل اعتمادتر و قابل کاربری در مصارف صنعتی باشد [4]. در حال حاظر از دو واحد ردیابی نقطه حداکثر توان در سیستم های ترکیبی فوتوولتائیک (PV)/ سلول سوختی (FC) استفاده می شود، یکی برای زیرسیستم PV و دیگری برای قسمت FC، که این امر به شکل قابل توجهی به پیچیدگی پیاده سازی سیستم و همچنین افزایش هزینه می انجامد. این مقاله با معرفی روش نوین و یکپارچه MPPT با سرعت و دقت بالا برای استخراج حداکثر توان از سیستم های مبدل انرژی ترکیبی PV/FC به رفع این مشکل می پردازد. این روش تنها تکنیک MPPT یکپارچه ذکر شده در مقالات بوده که از یک الگوریتم تکی برای ردیابی مداوم نقاط حداکثر توان (MPPs) ماژول PV و بخش FC سیستم های ترکیبی PV/FC استفاده می کنند.

5- جمع بندی

امروزه از دو واحد MPPT در سیستم های ترکیبی PV/FC استفاده می شود: یکی برای زیرسیستم PV و دیگری برای بسته FC، امری که به شکل قابل توجهی هزینه سیستم و پیاده سازی را افزایش می دهد. این مقاله با ارائه روش یکپارچه نوین پرسرعت و دقیق اقدام به رفع این مشکل نمود، روشی که تنها نمونه MPPT یکپارچه در مقالات تا به امروز است. نشان داده شد که این روش تنها از ولتاژ و جریان خروجی ماژول PV و بسته FC سیستم های ترکیبی PV/FC برای ردیابی همزمان MPPهای ماژول PV و بسته FC استفاده می کند. یک سیسنم ترکیبی تولید نیروی PV/FC ایجاد شد، و راندمان عالی روش MPPT یکپارچه به شکل آزمایشی به تایید رسید، به شکلی که کارایی MPPT در زیرسیستم های PV و FC به ترتیب برابر 99.60 و 99.41 درصد بود. همچنین زمان همگرایی آن ها به ترتیب 12ms و 33s اندازه گیری شد. این روش با روش های امروزی MPPT مقایسه شد که نشان دهنده بالاترین کارایی و کمترین زمان همگرایی بین تمامی روش ها بود. علاوه براین روش MPPT این مقاله برای نسخه های مستقل و جدولی PV، FC و سیستم های ترکیبی PV/FC نیز قابل کاربری است.

Abstract

Currently, two maximum power point tracking (MPPT) units are used in hybrid photovoltaic (PV)/fuel cell (FC) systems, one for the PV subsystem and the other one for the FC stack, which significantly complicates the system implementation, and increases cost. This paper addresses this problem by presenting a novel fast and highly accurate unified MPPT technique for extracting maximum output power from hybrid PV/FC energy conversion systems. It is the only unified MPPT technique reported in the literature that uses a single algorithm to concurrently track the maximum power points (MPPs) of both PV module and FC stack used in a hybrid PV/FC system. A hybrid PV/FC energy conversion system has been built to evaluate the performance of the method. It is experimentally verified that the proposed MPPT method performs a very fast and highly accurate MPPT process, so that, the MPPT efficiency in the PV and FC subsystems is more than 99.60% and 99.41%, respectively, along with a very short convergence time of at most 12 ms and 33 s, respectively. Comparison between the MPPT method presented in this work and the state-of-the-art MPPT methods has been also performed that explicitly demonstrates the method has the highest MPPT efficiencies (99.60%, and 99.41%) along with the shortest convergence time (12 ms) compared to the state-of-the-art MPPT methods, while it concurrently performs two tasks (tracking two MPPs) but others perform only one task (tracking one MPP).

1- Introduction

Recently, there has been a rapid increase in the use of renewable energy resources, in particular, solar and wind energy [1,2], due to the problems such as reduction in fossil fuels availability and environmental issues. In practice, to increase rated power and reliability, renewable power sources are often combined with other power sources to arrange a hybrid energy conversion system such as a hybrid photovoltaic (PV)/fuel cell (FC) system [3]. A hybrid PV/ FC system consists of a PV subsystem used as the main power source and a FC stack which is usually used as a standby power source. This configuration makes a hybrid PV/FC energy conversion system more reliable and applicable to industrial applications [4]. Currently, two maximum power point tracking (MPPT) units are used in a hybrid PV/FC system, one for the PV subsystem and the other one for the FC stack that significantly complicates the system implementation. In this study, a novel fast and highly accurate unified MPPT technique applicable to hybrid PV/FC systems is presented to address this problem. The technique uses a single algorithm to concurrently track the maximum power points (MPPs) of both PV module and FC stack.

5- Conclusion

Two MPPT units are currently used in hybrid PV/FC systems, one for the PV subsystem and the other one for the FC stack, which significantly increases the system cost and complication. This study addressed this problem by presenting a novel fast and highly accurate unified MPPT technique that is the only unified MPPT technique reported in the literature. It was shown that the method only uses the output voltages and currents of the PV module and FC stack used in a hybrid PV/FC system to concurrently track the MPPs of both PV module and FC stack. A hybrid PV/FC power generation system was constructed, and the excellent performance of the unified MPPT method was experimentally verified, so that, the MPPT efficiency in the PV and FC subsystems was measured as 99.60% and 99.41%, respectively, along with the convergence time of respectively 12 ms and 33 s. The method was compared to the state-of-the-art MPPT methods that demonstrated it provides the highest MPPT efficiencies along with the shortest convergence time. Furthermore, the MPPT technique presented in this study is applicable to both standalone and grid-connected versions of PV, FC and hybrid PV/FC systems.

تصویری از مقاله ترجمه و تایپ شده در نرم افزار ورد

روش جدید ردیابی حداکثر توان با سرعت و دقت بسیار بالا ، برای سیستم های ترکیبی مبدل انرژی سلول فتوولتائیک / سوخت هیبریدی

Novel fast and high accuracy maximum power point tracking method for hybrid photovoltaic/fuel cell energy conversion systems

کنترل توان راکتیو غیرمتمرکز واحدهای توزیع شده تولید توان بادی و فتوولتائیک با استفاده از یک روش مبتنی بر بهینه سازی شده فازی

Decentralized reactive power control of distributed PV and wind power generation units using an optimized fuzzy-based method

چکیده

1- مقدمه

2- ظرفیت توان رأکتیو DG ها و مدل‌سازی پخش توان

2-3 مقادیر طراحی و منحنی‌های ظرفیت توان رأکتیو

2-4 مدل‌سازی پخش توان DG ها

3- کنترل توان رأکتیو

3-1 سیستم کنترل فازی

3-2 بهینه‌سازی انبوه ذرات

4- شبیه‌سازی‌ها و نتایج

5- نتیجه‌گیری‌ها

چکیده

وجود توربین‌های بادی مبتنی بر ادوات الکترونیک قدرت و سیستم‌های فتوولتائیک در شبکه‌های توزیع، فرصت مناسبی را برای پیاده‌سازی روش‌های کنترل ولتاژ با استفاده از توان رأکتیو در این سیستم‌ها، در اختیار شرکت‌های توزیع قرار داده است. در این مقاله، یک روش غیرمتمرکز بر اساس منطق فازی به منظور کنترل توان رأکتیو واحدهای تولید پراکنده (DG ها) با در نظر گرفتن قیدهای تکنیکی، پیشنهاد شده است. سیستم فازی با الگوریتم گرادیان نزولی (GDA) بهینه‌سازی شده و سپس روی فناوری‌های DG ی مختلف شامل سیستم فتوولتائیک (PV)، توربین بادی مبتنی بر ژنراتور سنکرون مغناطیس دائم (PMSG)، و همچنین یک توربین بادی مبتنی بر ژنراتور القایی تغذیه دوبل (DFIG) پیاده‌سازی شده است. سیستم مورد مطالعه به یک شبکه توزیع واقعی متصل شده است. با داشتن سیستم شبیه‌سازی شده، این مقاله نشان می‌دهد که سیستم فازی می‌تواند با دقت بالایی توان رأکتیو مورد نظری را که می‌بایست توسط هر واحد DG تولید گردد بر اساس تغییرات ولتاژ باس متصل به DG، تعیین کند. علاوه بر این، یک روش کنترل متمرکز ولتاژ نیز روی همین شبکه اعمال شده است تا عملکرد روش پیشنهادی را تأیید نماید. بررسی‌ها نشان می‌دهد که این روش قادر است پاسخی نزدیک به پاسخ بهینه را بیاید. سناریویی که در آن، عوامل ناخواسته در عملکرد DG ها ظاهر می‌شود به صورت دقیق تعریف شده و سپس یک استراتژی جدید به منظور حل این شرایط، ارائه می‌گردد. علاوه بر این، هماهنگی بین استاتور توربین بادی و مبدل سمت شبکه (GSC) مورد بررسی قرار گرفته است. به منظور بررسی توانایی روش پیشنهادی در شبکه‌های توزیع مختلف، نتایج شبیه‌سازی برای سیستم تست 33 باس IEEE نیز ارائه شده است. نتایج عددی نشان می‌دهد که سیستم فازی قادر است ولتاژ باس متصل به DG را به صورت مؤثری کنترل نماید.

1- مقدمه

بیشتر واحدهای تولید پراکنده (DGها) از اینورتر برای اتصال شبکه برق استفاده می‌کنند، مانند سیستم‌های فتوولتائیک (PV)، توربین‌های بادی با مبدل‌های پرتوان و توربین‌های بادی ساخته شده با ژنراتورهای القایی تغذیه دوبل (DFIG). این فناوری‌های DG به خاطر مزایای متعددی که دارند متداول‌تر شده و امروزه بخشی از سیستم‌های توزیع هستند. DG ها می‌توانند توان اکتیو و ر رأکتیو بار را به صورت محلی تأمین کنند که در نتیجه این ویژگی، تلفات خط کاهش می‌یابد. همچنین، ولتاژ و پایداری سیستم قدرت را می‌توان با یکپارچه‌سازی DG با شبکه قدرت، بهبود بخشید. یک ویژگی جالب‌توجه دیگر از DG های مبتنی بر اینورتر قابلیت آن‌ها در کنترل توان رأکتیو است و برخی از شبکه‌های امروزی به مشارکت سیستم‌های PV و توربین‌های بادی در کنترل توان رأکتیو در سیستم قدرت نیاز دارند. به منظور برآورده سازی این نیاز شبکه، سازنده‌های اینورتر های خورشیدی اینورتر های خورشیدی خود را با قابلیت کنترل توان رأکتیو ارائه می‌کنند. 

5- نتیجه‌گیری‌ها

در این مقاله، یک روش غیرمتمرکز برای کنترل توان رأکتیو سیستم‌های PV و توربین‌های بادی با هدف تنظیم ولتاژ باس DG به کار رفته است. روش پیشنهادی بر اساس یک سیستم فازی است که توابع عضویت با کمک الگوریتم گرادیان نزولی بهینه‌سازی می‌شوند. ظرفیت توان رأکتیو سیستم‌های PV، توربین‌های بادی PMSG و توربین‌های بادی DFIG در کنترل ولتاژ در نظر گرفته شده است. شبیه‌سازی‌ها روی یک سیستم توزیع واقعی 54 باس در یک روز تابستانی و یک روز زمستانی صورت گرفته است. به منظور ارزیابی عملکرد سیستم کنترل فازی، یک روش متمرکز مبتنی بر PSO اعمال شده است تا خروجی توان رأکتیو بهینه DG ها محاسبه کند. سیستم کنترل فازی در ادامه روی شبکه توزیع 33 باس IEEE نیز اعمال شده است تا توانایی روش پیشنهادی را نشان دهد.

Abstract

The presence of power electronic-based wind turbines and photovoltaic systems in distribution networks has provided distribution companies an opportunity to implement voltage control through using the reactive power of these systems. In this paper, a decentralized method based on fuzzy logic is proposed to control the reactive power of distributed generations (DGs) regarding the technical constraints. The fuzzy system is optimized by gradient descent algorithm (GDA) and then implemented on various DG technologies including a photovoltaic (PV) system, permanent magnet synchronous generator (PMSG) wind turbine and also a doubly fed induction generator (DFIG) wind turbine. The system under study is tied to a real distribution network. Having simulated the system, the paper shows that the fuzzy system can appropriately determine the desired reactive power that should be produced by each DG based on the voltage variation of the bus at which the DG is connected. Furthermore, a centralized voltage control is also applied to the same network to verify the performance of the method proposed. The verification indicates that the method is capable of finding the near-optimal solution. A scenario in which an unwanted conflict appears in the DGs’ function is defined in detail and then a strategy is presented to resolve the situation. In addition to this, the coordination between the stator of the wind turbines and grid side converter (GSC) is examined. To investigate the robustness of the proposed method in different distribution networks, simulation results are also presented for IEEE 33-bus distribution test system. The numerical results show that the fuzzy system can effectively control the voltage of the DG connection bus.

1. Introduction

Most of the distributed generations (DGs) use inverters to connect to the power grid such as photovoltaic (PV) systems, wind turbines with full-power converters and wind turbines made up with doubly fed induction generators (DFIG). These DG technologies have become very popular for their benefits and now they are a part of the distribution systems [1]. DGs can supply the load active and reactive power locally, which results in a reduction in line losses [2]. Also, voltage and stability of the power system can be improved by integrating DG into the power grid [3]. An interesting feature of inverter-based DGs is their capability of reactive power control and some grid codes now require that PV systems and wind turbines participate in reactive power control of the power system [4]. To comply with new grid codes, solar inverter manufacturers are presenting their photovoltaic inverters with reactive power control capability.

5. Conclusions

In this paper, a decentralized method is used for reactive power control of PV systems and wind turbines with the aim to regulate DG bus voltage. The proposed method is based on a fuzzy system that its membership functions are optimized by the gradient descent algorithm. The reactive power capability of PV systems, PMSG wind turbines, and DFIG wind turbines are considered in the voltage control. The simulations are conducted in a real 54 bus distribution system during a typical day, a summer day and a winter day. To evaluate the performance of the fuzzy control system, a centralized method based on the PSO is also performed to obtain the optimal reactive power output of the DGs. The fuzzy control system is also applied to the IEEE 33 bus distribution network to show the robustness of the proposed method.

تصویری از مقاله ترجمه و تایپ شده در نرم افزار ورد

کنترل توان راکتیو غیرمتمرکز واحدهای توزیع شده تولید توان بادی و فتوولتائیک با استفاده از یک روش مبتنی بر بهینه سازی شده فازی

Decentralized reactive power control of distributed PV and wind power generation units using an optimized fuzzy-based method