STEROWANIE ORAZ SYNCHRONIZACJA DWUPOZIOMOWEGO FALOWNIKA NAPIĘCIA W WARUNKACH PRZEJŚCIOWEJ ASYMETRII NAPIĘĆ SIECI

This paper presents the operation of grid tied, two level voltage source inverter (VSI) during network voltage unbalance. The control system was implemented in synchronous rotating reference frame dq0 (SRF). Two types of control structures were investigated herein. First utilizes the Double Decoupled SRF Phase-locked loop (DDSRF-PLL) synchronisation with positive and negative sequence currents control. Second one is simplified system that does not provide symmetrical components decomposition and decoupling for synchronisation. Simulation results exhibited a superior performance of the DDSRF-PLL control system under grid voltage unbalance.Niniejszy artykuł przedstawia pracę dwupoziomowego falownika napięcia współpracującego z siecią, podczas przejściowej asymetrii napięć. System sterowania został zaimplementowany w wirującym układzie synchronicznym dq0. Przeanalizowano dwa typy sterowania. W pierwszym zastosowano metodę synchronizacji z odprzęganiem DDSRF-PLL wraz z możliwością kontroli prądów składowej zgodnej i przeciwnej. Drugi natomiast w swoje uproszczeni formie nie pozwalała na sterowanie obu składowych symetrycznych, zabrakło również odprzęgania podczas synchronizacji z siecią. Wyniki symulacji pokazały o wiele lepsze działanie pierwszej metody sterowania

A Novel Control Method For Grid Side Inverters Under Generalized Unbalanced Operating Conditions

This thesis provides a summary on renewable energy sources integration into the grid, using an inverter, along with a comprehensive literature research on variety of available control methods. A new generalized method for grid side inverter control under unbalanced operating conditions is also proposed. The presented control method provides complete harmonic elimination in line currents and DC link voltage with adjustable power factor. The method is general, and can be used for all levels of imbalance in grid voltages and line impedances. The control algorithm proposed in this work has been implemented by using MATLAB Simulink and dSPACE RT1104 control system. Simulation and experimental results presented in this thesis are in excellent agreement

Performance of direct power controlled grid-connected voltage source converters

PhD ThesisIn this thesis the performance of direct power controlled grid-connected voltage source converters (VSCs) is investigated. Of particular interest is the stability of the controller with the third-order LCL filter employed as the grid filter, effect of grid impedance variations and grid voltage distortion, and current limitation during voltage dips. The control scheme implemented is virtual-flux direct power control with space vector modulation (VF-DPC-SVM). By mathematical modelling and stability analysis, it is found that the closed-loop power control system is stable for all values of proportional gain when the current sensors are on the inverter side of the LCL filter. The inverter current together with the estimated grid virtual-flux is used to estimate the active power and the reactive power. The difference between the estimated reactive power and the reactive power on the grid side is compensated for, using a new reactive power error compensation scheme based on the estimated capacitor current. The control system is found to be robust to changes in grid inductance, and remains stable for a range of grid inductance values, and controller proportional gain. It is demonstrated in simulation and experimentally that the total harmonic distortion (THD) of the current injected by the VSC is less than the limit of 5 %, set by standards, for all different values of grid inductance and proportional gain. This is true even in the presence of significant grid voltage distortion. To control the VSC during voltage dips without damaging the semiconductor devices, a new current limiting algorithm is proposed and implemented. The positive-sequence component of the virtual-flux is used for synchronization and power estimation to achieve balanced, undistorted currents during unsymmetrical voltage dips. Experimental results show that the current achieved during unsymmetrical voltage dips is balanced and has a THD of less than 3 %.Commonwealth Scholarship and Fellowship Plan, Copperbelt Universit

Improved control for multilevel inverters in grid applications

Control systems for three-phase grid connected voltage source inverters (VSI) play an important role in energy transformation systems . They are expected to be stable, robust and accurate during steady state as well as different grid faults and disturbances like voltage sags or unbalanced conditions. Caused by increasingly rising grid standards and efficiency requirements the use of multilevel inverter systems in grid connected low voltage applications are getting more and more attention. Nevertheless, the use of these inverter types leads to increased complexity of the control system and the hardware components. This thesis presents an improved control scheme for multilevel inverters in grid applications. The system combines a robust and high-dynamic direct current control scheme called scalar hysteresisEn molts casos i, cada cop més, els sistemes de transformació energètica estan basats en convertidors en font de tensió connectats a la xarxa elèctrica trifàsica. Aquests convertidors necessiten de sistemes de control per controlar els fluxos energètics. Els sistemes de control han de ser estables, però també robustos i precisos durant el seu funcionament normal, però també en condicions on la xarxa pot presentar defectes, com curtcircuits, sots de tensió o desequilibris en la tensió. Degut a l'increment dels requeriments tècnics de connexió i d'eficiència energètica, els convertidors multinivell estan guanyant molt d'interès en aquest tipus d'aplicacions connectades a la xarxa tot i que el seu control i els seus components siguin més complexes. Aquesta tesi presenta un mètode de control per convertidors multinivell connectats a la xarxa elèctrica. El mètode combina la robustesa davant de canvis en el sistema així com una alta capacitat dinàmica per controlar el corrent injectat a la xarxa. El mètode presentat esta basat en l'anomenat Scalar Hysteresis Control (SHC) i incorpora un sistema feedforward que li permet seleccionar acuradament el punt de treball i seleccionar al millor estat de commutació en cada moment. La combinació del SHC amb el feedforward garanteix un comportament robust amb una alta dinàmica en totes les condicions de funcionament. El concepte bàsic del mètode feedforward proposat no usa sensors i està basat en detectar la tensió de l'inversor que inclou les components harmòniques. El mètode està basat en l'ús d'integradors generalitzats de segon ordre (second order generatlized integrators, SOGI) per tal de detectar les components harmòniques de la tensió de sortida de l'inversor. El sistema pot operar sense sensor de tensió, fins i tot en situacions de defecte de la tensió. Fins i tot, la informació extreta del SOGI es pot usar per altres llaços de control d'ordre superior com el control de la potencia usant les components simètriques. Per a determinar els millors estats de commutació de l'inversor amb el menor esforç s'usa en el mètode proposat en aquesta tesi un canvi de coordenades que usa valor enters. Aixo permet l'ús de relacions matemàtiques senzilles que es poden implementar fàcilment i que requereixen una menor potencia de càlcul. A més, el mètode és fàcilment generalitzable . En la tesi es presenten simulacions i resultats experimentals en convertidors multinivell de tres i cinc nivells per tal d'investigar i demostrar les funcionalitats del sistema de control proposat. Tant les simulacions com els resultats experimentals es realitzen en totes les condicions possibles de la xarxa elèctrica, estat estacionari, sots i distorsions harmòniquesPostprint (published version