Control of AC/DC converter for power electronic interface for prosumer micro-grids

Abstract

The paper presents power electronic interface destined for prosumers micro-/nano-grids. The presented interface allows integrating different renewable energy sources and energy storages in to the single DC link circuit which is the internal part of the analyzed interface. Presented system enables the operation in two modes. The first is the on-grid mode when the interface is connected to the power grid and the second is the off-grid mode when the interface and prosumer micro-grid are disconnected from the grid and operate in the island mode. One of the major part of the analyzed power electronic interface is the AC/DC converter which is referred here as a grid converter. The paper deals with the operational issues of the interface with focusing on the control of all converters which form the interface. The special attention is paid on control method of the AC/DC converter, which has to be changeable due to the operation of the interface in different modes. Three AC/DC converter control strategies are described here, among which two represent on-grid modes and one is for off-grid operation. The first strategy from the on-grid modes is for the interface with the energy storage but the second is for the interface without this storage. In the third strategy the AC/DC converter operates in islanding mode. The changeable structure of the AC/DC converter controller is illustrated with simulation examples for all three modes.Artykuł dotyczy interfejsu energoelektronicznego, przeznaczonego dla mikroinstalacji prosumenckich. Rozwiązanie to pozwala na integrację po stronie szyny DC różnych źródeł energii odnawialnej i zasobnika energii oraz umożliwia pracę w trybie on-grid (współpraca z siecią elektroenergetyczną) lub w trybie off-grid (praca na sieć wydzieloną). Z punktu widzenia współpracy z siecią i zasilania odbiorników napięcia przemiennego najważniejszą rolę pełni przekształtnik AC/DC. W artykule omówiono możliwości i działanie interfejsu energoelektronicznego, a następnie skupiono się na zagadnieniach sterowania poszczególnymi przekształtnikami składowymi. Szczególną uwagę poświęcono zagadnieniu sterowania przekształtnika AC/DC, w którym występuje zmiana strategii sterowania w zależności od warunków pracy. Omówiono poszczególne strategie sterowania przekształtnika AC/DC, przeznaczone odpowiednio dla: współpracy z siecią przy występowaniu zasobnika, współpracy z siecią przy braku zasobnika oraz dla pracy na sieć wydzieloną. Przedstawiono algorytm sterowania, a działanie przekształtnika AC/DC zilustrowano wynikami badań symulacyjnych