Adaptive Energy Storage System Control for Microgrid Stability Enhancement

Microgrids are local power systems of different sizes located inside the distribution systems. Each microgrid contains a group of interconnected loads and distributed energy resources that acts as a single controllable entity with respect to the grid. Their islanding operation capabilities during emergencies improve the resiliency and reliability of the electric energy supply. Due to its low kinetic energy storage capacity, maintaining microgrid stability is challenging under system contingencies and unpredictable power generation from renewable resources. This dissertation highlights the potential benefits of flexibly utilizing the battery energy storage systems to enhance the stability of microgrids. The main contribution of this research consists in the development of a storage converter controller with an additional stability margin that enables it to improve microgrid frequency and voltage regulation as well as its induction motor post-fault speed recovery. This new autonomous control technique is implemented by adaptively setting the converter controller parameters based on its estimated phase-locked loop frequency deviation and terminal voltage magnitude measurement. This work also assists in the microgrid design process by determining the normalized minimum storage converter sizing under a wide range of microgrid motor inertia, loading and fault clearing time with both symmetrical and asymmetrical fault types. This study evaluates the expandability of the proposed control methodologies under an unbalanced meshed microgrid with fault-induced feeder switching and multiple contingencies in addition to random power output from renewable generators. The favorable results demonstrate the robust storage converter controller performance under a dynamic changing microgrid environment

Voltage-based droop control of converter-interfaced distributed generation units in microgrids

Sinds de laatste jaren is er in het elektrisch energienet een enorme toevloed aan kleine decentrale generatoren, vaak op basis van hernieuwbare energiebronnen. De distributienetten werden echter niet gebouwd om injectie van energie toe te laten. Hierdoor komen steeds meer problemen in de distributienetten voor, zoals bijvoorbeeld overspanningen tijdens zonnige periodes. Dit bemoeilijkt de verdere integratie van hernieuwbare energiebronnen. In deze context werd het microgrid concept voorgesteld om een gecoordineerde koppeling van decentrale generatoren in het net mogelijk te maken. Microgrids zijn kleine subnetten die lokaal hun elementen, zoals de generatoren en de lasten regelen om bepaalde doeleinden te bereiken. Ze kunnen bijvoorbeeld de spanningsregeling in hun net verzorgen of als een geheel meespelen in de energiemarkten. Een karakteristiek van microgrids is dat ze onafhankelijk van het net kunnen werken, in het zogenaamde eilandbedrijf. In eilandbedrijf moeten het verbruik en de opwekking op ieder tijdstip op elkaar afgesteld zijn. Aangezien microgrids erg verschillende eigenschappen hebben van het gewone elektrisch net, zijn hier specifieke regelstrategieen voor vereist. In deze doctoraatsverhandeling wordt een dergelijke regelstrategie uitgewerkt, de zogenaamde spanningsgebaseerde droop (proportionele) regeling. Het spanningsniveau wordt als de niet-conventionele parameter gebruikt om het microgrid te regelen

Energy Storage Systems For Electrical Microgrids With Pulsed Power Loads

Pulsed power loads (PPLs) are highly non-linear and can cause significant stability and power quality issues in an electrical microgrid. According to the present invention, many of these issues can be mitigated by an Energy Storage System (ESS) that offsets the PPL. The ESS can maintain a constant bus voltage and decouple the generation sources from the PPL. For example, the ESS specifications can be obtained with an ideal, band-limited hybrid battery and flywheel system.https://digitalcommons.mtu.edu/patents/1158/thumbnail.jp