Analysis Of Active Harmonic Compensation Algorithms For Grid-Connected Photovoltaic Inverters

A review of various standards, concerning distributed generation, and different Active Harmonic Compensation (AHC) or Active Power Filtering (APF) methods are presented in this paper. Short overview of each control method is given. The experimentation results from various publications are taken into account evaluating the feasibility of an AHC algorithm to be integrated in a typical commercially available grid-connected Photovoltaic inverter. The comparison results are presented in a table. The results of this paper can be used for further investigation in deciding which particular algorithm to try to implement and experiment with.</p

The Research of Photovoltaic Converters Energy Quality Improvement Methods

Disertacijoje nagrinėjamos fotovoltinių keitiklių tiekiamos elektros energijos kokybės problemos. Disertacijoje sprendžiami fotovoltinių keitiklių pasyviojo harmonikų kompensavimo žemųjų dažnių filtru bei aktyviojo kompensavimo, kai kompensavimui naudojama keitiklio tiekiama fotovoltinė energija, uždaviniai. Darbe pasiūlyta kurti fotovoltinius keitiklius, skirtus ne tik aktyviosios elektros energijos tiekimui, bet ir tinklo energijos kokybės gerinimui, tiekiant ne tik pirmąją, bet ir būtinas tinklo srovės ir įtampos netiesinių iškraipymų kompensavimui aukštesniąsias srovės harmonikas. Disertaciją sudaro įvadas, trys skyriai, rezultatų apibendrinimas, naudotos literatūros ir autoriaus publikacijų disertacijos tema sąrašai. Įvadiniame skyriuje aptariama tiriamoji problema, darbo aktualumas, aprašomas tyrimų objektas, formuluojamas darbo tikslas ir uždaviniai, aprašoma tyrimų metodika, darbo mokslinis naujumas, darbo rezultatų praktinė reikšmė, ginamieji teiginiai. Įvado pabaigoje pristatomi pranešimai konferencijose ir disertacijos struktūra. Pirmasis skyrius skirtas literatūros apžvalgai. Jame pateikta fotovoltinių keitiklių ir jų tiekiamos energijos kokybės gerinimo metodų, paremtų pasyviojo ir aktyviojo harmonikų kompensavimo principais, analizė. Skyriaus pabaigoje formuluojamos išvados ir disertacijos uždaviniai. Antrajame skyriuje pateikti fotovoltinio keitiklio pasyviojo harmonikų kompensavimo metodo, naudojant žemųjų dažnių filtrą, eksperimentiniai tyrimai ir tyrimai naudojant modeliavimą. Gautos harmoninių iškraipymų priklausomybės nuo filtro elementų ir formuojamos keitiklio išėjimo įtampos parametrų. Atliktas energijos nuostolių filtre tyrimas, nustatyti būdai jų mažinimui. Trečiajame skyriuje pateikti aktyviojo harmonikų kompensavimo fotovoltinių modulių keitikliu tyrimų rezultatai. Sudaryta keitiklio pagrindinės harmonikos valdymo sistema, kurioje panaudotas rezonansinis valdiklis, atlikti šios sistemos tyrimai. Pasiūlytas ir keitiklyje pritaikytas aukštesniųjų harmonikų detektavimo metodas. Sudarytas fotovoltinio keitiklio su aktyviuoju harmonikų kompensavimu modelis dinaminių procesų modeliavimo programai Simulink, atliktas jo tyrimas modeliuojant. Panaudojant programuojamą inverterį sudarytas fotovoltinio keitiklio su aktyviuoju harmonikų kompensavimu tyrimų stendas ir atlikti keitiklio eksperimentiniai tyrimai. Gauti rezultatai parodė, kad fotovoltinis keitiklis geba atlikti aktyviojo harmonikų kompensavimo funkciją. Disertacijos tema paskelbti 7 straipsniai ir perskaityta 11 pranešimų mokslinėse konferencijose. Disertacijos darbai susieti su 2 mokslinių tyrimų projektais

Analysis of active harmonic compensation algorithms for grid-connected photovoltaic inverters / Aktyvusis harmonikų kompensavimas saulės elektrinių tinklo inverteriais – algoritmų analizė

A review of various standards, concerning distributed generation, and different Active Harmonic Compensation (AHC) or Active Power Filtering (APF) methods are presented in this paper. Short overview of each control method is given. The experimentation results from various publications are taken into account evaluating the feasibility of an AHC algorithm to be integrated in a typical commercially available grid-connected Photovoltaic inverter. The comparison results are presented in a table. The results of this paper can be used for further investigation in deciding which particular algorithm to try to implement and experiment with. Santrauka Pateikta standartų, taikomų paskirstytosioms elektrinėms jungti į žemos įtampos elektros skirstomuosius tinklus, apžvalga. Išnagrinėtas aktyvusis harmonikų kompensavimo (AHK) aspektas, esantis šiuose standartuose. Pateikti harmonikų limitai, kuriuos turi atitikti jungiamos į žemos įtampos elektros tinklą paskirstytosios elektrinės. Apžvelgti skirtingi AHK metodai, pateikta kiekvieno algoritmo analizė. Atsižvelgiant į galimybę AHK įgyvendinti šiuo metu komerciškai gaminamuose saulės elektrinių tinklo inverteriuose (SETI), tarpusavyje palyginti skirtingi AHK pagal algoritmų skaičiavimo intensyvumą, daviklių skaičių, topologiją, maksimaliai kompensuojamų harmonikų skaičių ir priklausomybę nuo apkrovos tipo. Reikšminiai žodžiai: saulės energija, saulės elektrinės tinklo inverteris (SETI), aktyvusis harmonikų kompensavimas.

Investigation of impact of the gate circuitry on IGBT transistor dynamic parameters

The impact of Insulated Gate Bipolar Transistor driver circuit parameters on the rise and fall time of the collector current and voltage collector-emitter was investigated. The influence of transistor driver circuit parameters on heating of Insulated Gate Bipolar Transistors was investigated as well. Article in Lithuanian. Valdymo grandinių įtakos IGBT tranzistoriaus dinaminiams parametrams tyrimas Santrauka.&nbsp;Ištirta dvipolių tranzistorių su izoliuota užtūra (IGBT angl. Insulated Gate Bipolar Transistor) valdymo grandinių parametrų įtaka tranzistorių kolektoriaus srovės ir kolektoriaus-emiterio įtampos frontų trukmei, tranzistoriui atsidarant ir užsidarant. Ištirta grandinių parametrų įtaka IGBT tranzistorių modulio, naudojamo inverteryje, šilimui. Reikšminiai žodžiai: IGBT tranzistorius, dinaminiai parametrai, inverteris, dažnio keitiklis, asinchroninis variklis

The investigation of sinusoidal single phase voltage source inverter output filter

The results of output filter investigation of single phase sine voltage source inverter (VSI) are presented. The operating principle, construction and a most widely used topology of single phase voltage source inverter is discussed. The results obtained using modeling and experimental investigation are presented. The Total Harmonic Distortion of the inverter output voltage and maximal current of the output capacitor were analyzed using Matlab Simulink software. The 1 kW inverter prototype was built for experimental investigation. The inverter switches are realized using IGBT transistors. The toroidal iron powder core with distributed air gap was used as the core of the inductor. The experimental investigation of inductor core losses and maximal current of output filter capacitor were performed. Article in Lithuanian. Išėjimo filtro tyrimas vienfazio inverterio sinusinei įtampai formuoti Santrauka.&nbsp;Pateikti vienfazio inverterio sinusinei įtampai formuoti išėjimo filtro tyrimo rezultatai. Išnagrinėtas inverterių principas, valdomųjų signalų formavimo būdai bei inverterio sandara ir labiausiai paplitusi topologija. Atlikti modeliavimo ir eksperimentiniai tyrimai. Modeliuojant nustatytos inverterio išėjimo įtampos harmoninio iškraipymo (angl.&nbsp;THD&nbsp;– Total Harmonic Distortion) ribos pasirinktiems inverterio ir išėjimo filtro parametrams bei maksimali srovė, kuri teka per išėjimo filtro kondensatorių. Eksperimentiniam tyrimui sumontuotas iki 1 kW galios inverterio su išėjimo filtru maketas, kurio galios laipsnį sudarė raktai su IGBT tranzistoriais. Ištirti filtro droselio šerdies nuostoliai ir maksimali filtro kondensatoriaus srovė. Raktiniai žodžiai: įtampos šaltinio inverteris; išėjimo filtras; įtampos harmoniniai iškraipymai; nuostoliai droselyje

Investigation of electrical power grid microinverter efficiency / Elektros tinklo mikroinverterio naudingumo faktoriaus tyrimas

In this paper the investigation results of a boost Flyback convert-er, which is used in a micro-inverter, are presented. The efficien-cy characteristics of the converter at various carrier frequencies and output loads were investigated. An alternative circuit diagram solution, which is less complex in structure and has fever com-ponents but has the same properties as the classic circuit scheme, for the converter is proposed. The proposed Flyback converter is less expensive. Its efficiency is 2–3 % higher than the classic Flyback converter when the converter output power is less than 95 W. Santrauka  Darbe tirtas fotovoltinės energijos moduliams skirto mikroinverterio įtampą aukštinantis Flyback topologijos keitiklis. Ištirtos šio keitiklio naudingumo faktoriaus charakteristikos esant įvairioms nešlio dažnių ir keitiklio tiekiamos energijos galioms. Ištyrus klasikinį keitiklį, pasiūlytas patobulintas keitiklis, kuriame naudojama mažiau elektronikos komponentų. Pasiūlytas Flyback keitiklis yra pigesnis. Jo naudingumo faktorius yra 2–3 % aukštesnis už klasikinio, kai tiekiama keitiklio galia nesiekia 95 W. Reikšminiai žodžiai: Flyback keitiklis, tinklo mikroinverteris, impulso pločio moduliacija, naudingumo faktorius

Investigation of flyback transformer flux leakage reduction ways

Results of experimental investigation and design optimization of flyback transformer are presented. Aim of the work is to investigate experimentally the impact of the flyback transformer design on the flux leakage and maximal output power. It is difficult to evaluate the effect of the leakage flux mathematically because it depends on various factors: the position of the windings relative to each other; the position of the windings in the transformer; the distance between the winding. A multi-winding flyback transformer was used for experiments. Using the results of the experiments optimal design of the investigated flyback transformer was defined. Article in Lithuanian. Flyback tipo transformatoriaus sklaidos srauto mažinimo tyrimas Santrauka Darbe pateikti flyback tipo impulsinio transformatoriaus eksperimentiniai tyrimai. Tyrimų tikslas – ištirti, nuo ko priklauso flyback tipo transformatoriaus magnetolaidžio sklaidos srauto (angl. leakage inductance) reiškiniai, kurie mažina tokio tipo transformatoriaus efektyvumą ir didžiausiąją darbinę galią. Matematiškai sunku įvertinti sklaidos magnetinio srauto reiškinį transformatoriaus magnetinėje sistemoje, nes jis priklauso nuo transformatoriaus apvijų tarpusavio išsidėstymo. Todėl eksperimentui atlikti panaudotas daugelio apvijų flyback tipo transformatorius, kuris ištirtas eksperimentiškai. Palyginus gautus eksperimentų rezultatus, nustatytas optimalus tirto flyback transformatoriaus darbo režimas ir optimalūs konstrukciniai parametrai. Reikšminiai žodžiai:&nbsp;flyback transformatorius, magnetinis sklaidos srautas, viršįtampiai, slopinimo grandinė

True six-phase space vector modulation scheme with reduced low order harmonics

A novel space vector pulse width modulation (PWM) scheme based on the employment of medium magnitude space vectors for six-phase voltage source inverter has been developed. The proposed PWM scheme allows generating the six-phase voltage with the reduced level of low order harmonics. It is suitable for inverters driving six-phase AC induction motors with sinusoidal distribut ion of windings, with a single neutral point

Investigation of photovoltaic inverter power quality

The results of the investigation of the Total Harmonic Distortion (THD) of the single-phase full-bridge voltage source photovoltaic inverter with the first order low pass L-C-R filter are presented. The investigation has been performed using simulation and experimentally. The simulation is accomplished using Simulink software, the experimental investigation – using the 1 kW inverter prototype. The impact of the inverter carrier signal frequency and capacitance of the L-C-R filter capacitor on the THD and filter capacitor current has been analyzed

Controller with the set point shift of domestic water supply control system

The controller for domestic water supply feedback control system is developed and analyzed. It allows us to improve the control quality and save the energy consumed by the pump drive as compared to the case when PI controller is used. The simulation results of the control system are presented and discussed. The proposed controller is employed in the specialized frequency converter for domestic water supply systems