Synchronous Active Proportional Resonant-Based Control Technique for High Penetration of Distributed Generation Units into Power Grids

This paper deals with a synchronous active proportional resonant-based (SAPR) control technique for interfaced converters, enhancing the stable operation of the power grid under high penetration of distributed generation sources. By considering the grid specifications and load currents, both d and q axis of converter currents are obtained in terms of active and reactive power and also angular speed using small-signal linearization method. Then, swing equation is analyzed in detail to achieve the reference current components in the current control loop of the interfaced converter. By using the obtained swing equation and a non-ideal proportional resonant (PR) controller, a new control technique is proposed, which introduces the behavior of synchronous power generators based on power electronic converters in distributed generation (DG) technology. The effectiveness of the proposed control technique is verified through stringent simulation studies in MATLAB/SIMULINK. Index Terms—Distributed generation (DG), synchronous active PR-based (SAPR), synchronous power generator.Smart and Sustainable Insular Electricity Grids Under Large-Scale Renewable Integratio

Control of modular multilevel converters in high voltage direct current power systems

This thesis focuses on a comprehensive analysis of Modular Multilevel Converters (MMC) in High Voltage Direct Current (HVDC) applications from the viewpoint of presenting new mathematical dynamic models and designing novel control strategies. In the first step, two new mathematical dynamic models using differential flatness theory (DFT) and circulating currents components are introduced. Moreover, detailed step-by-step analysis-based relationships are achieved for accurate control of MMCs in both inverter and rectifier operating modes. After presenting these new mathematical equations-based descriptions of MMCs, suitable control techniques are designed in the next step. Because of the nonlinearity features of MMCs, two nonlinear control strategies based on direct Lyapunov method (DLM) and passivity theory-based controller combined with sliding mode surface are designed by the use of circulating currents componentsbased dynamic model to provide a stable operation of MMCs in HVDC applications under various operating conditions. The negative effects of the input disturbance, model errors and system uncertainties are suppressed by defining a Lyapunov control function to reach the integralproportional terms of the flat output errors that should be finally added to the initial inputs. Simulation results in MATLAB/SIMULINK environment verify the positive effects of the proposed dynamic models and control strategies in all operating conditions of the MMCs in inverter mode, rectifier mode and HVDC applications.Esta tese visa proceder a uma análise abrangente de conversores multinível modulares (MMC) para transmissão a alta tensão em corrente contínua (HVDC), almejando apresentar novos modelos matemáticos em sistemas dinâmicos e projetar novas estratégias de controlo. Na primeira etapa são introduzidos dois novos modelos matemáticos dinâmicos que usam differential flatness theory e as componentes de correntes circulantes. Ainda, é estabelecida uma modelação matemática para o controlo preciso dos MMCs, operando em modo inversor ou modo retificador. Depois de apresentar as novas equações matemáticas, as técnicas de controlo mais adequadas são delineadas. Devido às características não lineares dos MMCs, são projetadas duas estratégias de controlo não-lineares baseadas no método direto de Lyapunov e no controlo do tipo passivity theory-based combinado com controlo por modo de deslizamento através do uso de modelos dinâmicos baseados em correntes circulantes para fornecer uma operação estável aos MMCs em aplicações de HVDC sob várias condições de operação. Os efeitos negativos das perturbações de entrada, erros de modelação e incertezas do sistema são suprimidos através da definição da função de controlo de Lyapunov para alcançar os termos de integraçãoproporcionalidade dos erros de saída para que possam finalmente ser adicionados às entradas iniciais. Os resultados da simulação computacional realizados em ambiente MATLAB/SIMULINK verificam os efeitos positivos dos modelos dinâmicos propostos e das novas estratégias de controlo em todas as condições de operação dos MMCs no modo inversor, retificador e em aplicações HVDC

Contributions to Modulation and Control Algorithms for Multilevel Converters

Las actuales tendencias de la red eléctrica han lanzado a la industria a la búsqueda de sistemas de generación, distribución y consumo de energía eléctrica más eficientes. Generación distribuida, reducción de componentes pasivos, líneas DC de alta tensión son, entre otras, las posibles líneas de investigación que están actualmente siendo consideradas como el futuro de la red eléctrica. Sin embargo, nada de esto sería posible si no fuera por los avances alcanzados en el campo de la electrónica de potencia. El trabajo aquí presentado comienza con una breve introducción a la electrónica de potencia, concretamente a los convertidores de potencia conectados a red, sus estrategias de control más comunes y enfoques ante redes desbalanceadas. A continuación, las contribuciones del autor sobre el control y modulación de una topología particular de convertidores, conocidos como convertidores multinivel, se presentan como el principal contenido de este trabajo. Este tipo de convertidores mejoran la eficiencia y ciertas prestaciones, en comparación con convertidores más tradicionales, a costa de una mayor complejidad en el control al incrementar la cantidad de los componentes hardware. A pesar de que existen numerosas topologías de convertidores multinivel y algunas de ellas son brevemente expuestas en este trabajo, la mayoría de las aportaciones están enfocadas para convertidores del tipo diode-clamped converter. Adicionalmente, se incluye una aportación para convertidores del tipo multinivel modular, y otra para convertidores en cascada. Se espera que el contenido de la introducción de este trabajo, junto a las contribuciones particulares para convertidores multinivel sirva de inspiración para futuros investigadores del campo

Políticas de Copyright de Publicações Científicas em Repositórios Institucionais: O Caso do INESC TEC

A progressiva transformação das práticas científicas, impulsionada pelo desenvolvimento das novas Tecnologias de Informação e Comunicação (TIC), têm possibilitado aumentar o acesso à informação, caminhando gradualmente para uma abertura do ciclo de pesquisa. Isto permitirá resolver a longo prazo uma adversidade que se tem colocado aos investigadores, que passa pela existência de barreiras que limitam as condições de acesso, sejam estas geográficas ou financeiras. Apesar da produção científica ser dominada, maioritariamente, por grandes editoras comerciais, estando sujeita às regras por estas impostas, o Movimento do Acesso Aberto cuja primeira declaração pública, a Declaração de Budapeste (BOAI), é de 2002, vem propor alterações significativas que beneficiam os autores e os leitores. Este Movimento vem a ganhar importância em Portugal desde 2003, com a constituição do primeiro repositório institucional a nível nacional. Os repositórios institucionais surgiram como uma ferramenta de divulgação da produção científica de uma instituição, com o intuito de permitir abrir aos resultados da investigação, quer antes da publicação e do próprio processo de arbitragem (preprint), quer depois (postprint), e, consequentemente, aumentar a visibilidade do trabalho desenvolvido por um investigador e a respetiva instituição. O estudo apresentado, que passou por uma análise das políticas de copyright das publicações científicas mais relevantes do INESC TEC, permitiu não só perceber que as editoras adotam cada vez mais políticas que possibilitam o auto-arquivo das publicações em repositórios institucionais, como também que existe todo um trabalho de sensibilização a percorrer, não só para os investigadores, como para a instituição e toda a sociedade. A produção de um conjunto de recomendações, que passam pela implementação de uma política institucional que incentive o auto-arquivo das publicações desenvolvidas no âmbito institucional no repositório, serve como mote para uma maior valorização da produção científica do INESC TEC.The progressive transformation of scientific practices, driven by the development of new Information and Communication Technologies (ICT), which made it possible to increase access to information, gradually moving towards an opening of the research cycle. This opening makes it possible to resolve, in the long term, the adversity that has been placed on researchers, which involves the existence of barriers that limit access conditions, whether geographical or financial. Although large commercial publishers predominantly dominate scientific production and subject it to the rules imposed by them, the Open Access movement whose first public declaration, the Budapest Declaration (BOAI), was in 2002, proposes significant changes that benefit the authors and the readers. This Movement has gained importance in Portugal since 2003, with the constitution of the first institutional repository at the national level. Institutional repositories have emerged as a tool for disseminating the scientific production of an institution to open the results of the research, both before publication and the preprint process and postprint, increase the visibility of work done by an investigator and his or her institution. The present study, which underwent an analysis of the copyright policies of INESC TEC most relevant scientific publications, allowed not only to realize that publishers are increasingly adopting policies that make it possible to self-archive publications in institutional repositories, all the work of raising awareness, not only for researchers but also for the institution and the whole society. The production of a set of recommendations, which go through the implementation of an institutional policy that encourages the self-archiving of the publications developed in the institutional scope in the repository, serves as a motto for a greater appreciation of the scientific production of INESC TEC