Şebekeye bağlı yenilenebilir enerji kaynaklı eviriciler için yeni bir akım kontrol stratejisi

Mehmet Emin Meral; Doğan Çelik

doi:10.17341/gazimmfd.487745

Şebekeye bağlı yenilenebilir enerji kaynaklı eviriciler için yeni bir akım kontrol stratejisi

Öz

Dengesiz şebeke gerilimleri pozitif ve negatif sıralı (PNS) bileşenleri içermektedir. Özelikle, kontrol sinyallerinin üzerindeki salınımlara sebep olan negatif sıralı bileşenler şebekeye bağlı yenilenebilir enerji kaynaklı eviricilerin (YEKI) performansını önemli derecede etkilemektedir. Bu çalışmada, ideal olmayan şebeke gerilim şartlarında şebekeye bağlı YEKI’ in kontrolü için kullanılan oransal integral (PI) tabanlı ikili akım kontrolcünün yavaş dinamik tepkisi, kararlı hal hataları ve kompleks yapısı gibi dezavantajlarının giderilmesi için oransal kompleks integratör (PCI) tabanlı akım kontrolcüsü önerilmiştir. Aktif-reaktif güç referans sinyali, PNS bileşenleri ve esnek kontrol parametresine dayanan referans akımlar, tüm kontrol döngülerinde kullanılmak üzere üretilmiştir. İdeal olmayan şebeke durumlarından kaynaklanan aktif ve reaktif güç salınımlarının bir biri ile olan ilişkileri ayrıntılı bir şekilde incelenip kontrol edilebilirlikleri esnek kontrol parametresi ile sağlanmıştır. Çalışmanın literatürdeki benzer i çalışmalara kıyasla önemli bir katkısı, referans akım üretimi için gerekli PNS gerilim ve akım bileşenlerinin önerilen hızlı ve sağlam ikili ortalama filtre tabanlı faz kilitlemeli döngü (DAPLL) ile ayrılmasıdır. Önerilen PCI tabanlı akım kontrol stratejisinin performansı çeşitli durum çalışmaları kullanılarak PI tabanlı ikili akım kontrolcü ile karşılaştırılıp test edilmiştir.

Anahtar Kelimeler

Yenilenebilir enerji kaynaklı evirici,oransal kompleks integratör,pozitif ve negatif sıralı bileşenler,ikili ortalama filtre tabanlı PLL

Kaynakça

1. Sarıbulut, L., Teke, A., Latran, M. B., Multi-functional static synchronous compensator for distribution systems, Journal of the Faculty of Engineering and Architecture of Gazi University, 31(3), 727-736, 2016.
2. Latran, M. B., Teke A., Investigation of inverter based shunt compensators for mitigation of power quality problems in power distribution system. Journal of the Faculty of Engineering and Architecture of Gazi University, 29 (4), 2014.
3. Cupertino, A. F., Xavier, L. S., Brito, E. M., Mendes, V. F., Pereira, H. A., Benchmarking of power control strategies for photovoltaic systems under unbalanced conditions, International Journal of Electrical Power & Energy Systems, 106, 335-345, 2019.
4. Nguyen, T. H., Al Hosani, K., Al Sayari, N., Grid integration improvement for single-phase inverters of small wind turbines under distorted voltage conditions, International Journal of Electrical Power & Energy Systems, 87, 144-153, 2017.
5. Afshari, E., Moradi, G.R., Rahimi, R., Farhangi, B., Yang, Y., Blaabjerg, F., Farhangi, S., Control strategy for three-phase grid connected PV inverters enabling current limitation under unbalanced faults, IEEE Transactions on Industrial Electronics, 64(11), 8908– 8918, 2017.
6. Guerrero-Rodríguez, N.F., Rey-Boué, A.B., Reyes-Archundia, E., Overview and comparative study of two control strategies used in 3-phase grid-connected inverters for renewable systems, Renewable Energy Focus, 19, 75-89, 2017.
7. Bai, W., Lee, K., Distributed Generation System Control Strategies in Microgrid Operation, Control Engineering Practice, 53, 184–193, 2016.
8. Meral, M. E., Çelik, D., Comparison of SRF/PI-and STRF/PR-based power controllers for grid-tied distributed generation systems, Electrical Engineering, 100(2), 633-643, 2018.

9. Mirhosseini, M., Pou, J., Karanayil, B., Agelidis, V. G., Resonant versus conventional controllers in grid-connected photovoltaic power plants under unbalanced grid voltages, IEEE Transactions on Sustainable Energy, 7(3), 1124-1132, 2016.
10. Kabiri, R., Holmes, D. G., McGrath, B. P., Control of active and reactive power ripple to mitigate unbalanced grid voltages, IEEE Transactions on Industry Applications, 52(2), 1660-1668, 2016.
11. Liu, B., Yoshino, T., Kawamura, A., Seamless Control of Grid-Connected Inverter during Single Phase Disconnection after Single Phase Fault in a Weak Grid, IEEJ Journal of Industry Applications, 7(6), 506-516, 2018.
12. Guo, X.Q., Wu, W.Y., Improved current regulation of three-phase grid-connected voltage-source inverters for distributed generation systems, IET Renewable Power Generation, 4(2), 101-115. 2010.
13. Yang, Q., Gao, J., Xu, R., Ren, Y., Research on control strategy for single-phase grid-connected inverter based on Proportional Complex Integral Control, In Intelligent Human-Machine Systems and Cybernetics (IHMSC), 2, 108-111, 2010.
14. Sun, L. X., Chen, Y., Wang, Z., Ju, P., Jin, Y.Q., Optimal control strategy of voltage source converter-based high-voltage direct current under unbalanced grid voltage conditions, IET Generation, Transmission & Distribution, 10(2), 444-451, 2016.
15. Jin, P., Li, Y., Li, G., Chen, Z., Zhai, X., Optimized hierarchical power oscillations control for distributed generation under unbalanced conditions, Applied Energy, 194, 343-352, 2017.
16. Reyes, M., Rodriguez, P., Vazquez, S., Luna, A., Teodorescu, R., Carrasco, J.M., Enhanced decoupled double synchronous reference frame current controller for unbalanced grid-voltage conditions, IEEE Transactions on power electronics, 27(9), 3934-3943, 2012.
17. Rodríguez, P., Pou, J., Bergas, J., Candela, J. I., Burgos, R. P., Boroyevich, D., Decoupled double synchronous reference frame PLL for power converters control, IEEE Transactions on Power Electronics, 22(2), 584–592, 2007.
18. Guo, X., Wu, W., Chen, Z., Multiple-complex coefficient-filter-based phase-locked loop and synchronization technique for three-phase grid-interfaced converters in distributed utility networks, IEEE Transactions on Industrial Electronics, 58, 1194-1204, 2011.
19. Chilipi, R., Al Sayari, N., Al Hosani, K., Beig, A.R., Control scheme for grid-tied distributed generation inverter under unbalanced and distorted utility conditions with power quality ancillary services, IET Renewable Power Generation, 10(2), 140-149, 2016.
20. Chilipi, R., Al Sayari, N., Al Hosani, K., Fasil, M., Beig, A.R., Third order sinusoidal integrator (TOSSI)-based control algorithm for shunt active power filter under distorted and unbalanced voltage conditions. International Journal of Electrical Power & Energy Systems, 96, 152-162, 2018.
21. İnci, M., Bayındır, K. Ç., Tümay, M.,A novel method improvement for detection of voltage problems in dynamic voltage restorers, Journal of the Faculty of Engineering and Architecture of Gazi University,31(4), 997-1006, 2016.
22. Sarıbulut, L., A novel average filter based phase-locked loop for FACTS devices, Electric Power Systems Research, 136, 289–297, 2016.
23. Meral, M. E., Çelik, D. Benchmarking simulation and theory of various PLLs produce orthogonal signals under abnormal electric grid conditions, Electrical Engineering, 100(3), 1805-1817, 2018.
24. Wang, F., Duarte, J. L., Hendrix, M. A. M., Design and analysis of active power control strategies for distributed generation inverters under unbalanced grid faults, IET generation, transmission & distribution,4 (8), 905-916, 2010.
25. Çelik, D., Meral, M. E., Current control based power management strategy for distributed power generation system, Control Engineering Practice, 82, 72-85, 2019.
26. Guo, X., Liu, W., Lu, Z., Flexible power regulation and current-limited control of grid-connected inverter under unbalanced grid voltage faults, IEEE Transactions on Industrial Electronics, 64(9), 7425– 7432, 2017.
27. Song, H. S., Nam, K., Dual current control scheme for PWM converter under unbalanced input voltage conditions, IEEE transactions on industrial electronics, 46(5), 953-959, 1999.

Ayrıntılar

Birincil Dil

Türkçe

Konular

Mühendislik

Bölüm

Araştırma Makalesi

Yazarlar

Mehmet Emin Meral
0000-0003-0841-4630
Türkiye

Doğan Çelik ^*
0000-0002-8348-130X
Türkiye

Yayımlanma Tarihi

25 Ekim 2019

Gönderilme Tarihi

26 Kasım 2018

Kabul Tarihi

21 Mart 2019

Yayımlandığı Sayı

Yıl 2020 Cilt: 35 Sayı: 1

DOI

https://doi.org/10.17341/gazimmfd.487745

IZ

https://izlik.org/JA46AA77GW

Kaynak Göster

RIS / Bibtex

APA

Meral, M. E., & Çelik, D. (2019). Şebekeye bağlı yenilenebilir enerji kaynaklı eviriciler için yeni bir akım kontrol stratejisi. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi, 35(1), 537-550. https://doi.org/10.17341/gazimmfd.487745

AMA

1.Meral ME, Çelik D. Şebekeye bağlı yenilenebilir enerji kaynaklı eviriciler için yeni bir akım kontrol stratejisi. GUMMFD. 2019;35(1):537-550. doi:10.17341/gazimmfd.487745

Chicago

Meral, Mehmet Emin, ve Doğan Çelik. 2019. “Şebekeye bağlı yenilenebilir enerji kaynaklı eviriciler için yeni bir akım kontrol stratejisi”. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi 35 (1): 537-50. https://doi.org/10.17341/gazimmfd.487745.

EndNote

Meral ME, Çelik D (01 Ekim 2019) Şebekeye bağlı yenilenebilir enerji kaynaklı eviriciler için yeni bir akım kontrol stratejisi. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi 35 1 537–550.

IEEE

[1]M. E. Meral ve D. Çelik, “Şebekeye bağlı yenilenebilir enerji kaynaklı eviriciler için yeni bir akım kontrol stratejisi”, GUMMFD, c. 35, sy 1, ss. 537–550, Eki. 2019, doi: 10.17341/gazimmfd.487745.

ISNAD

Meral, Mehmet Emin - Çelik, Doğan. “Şebekeye bağlı yenilenebilir enerji kaynaklı eviriciler için yeni bir akım kontrol stratejisi”. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi 35/1 (01 Ekim 2019): 537-550. https://doi.org/10.17341/gazimmfd.487745.

JAMA

1.Meral ME, Çelik D. Şebekeye bağlı yenilenebilir enerji kaynaklı eviriciler için yeni bir akım kontrol stratejisi. GUMMFD. 2019;35:537–550.

MLA

Meral, Mehmet Emin, ve Doğan Çelik. “Şebekeye bağlı yenilenebilir enerji kaynaklı eviriciler için yeni bir akım kontrol stratejisi”. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi, c. 35, sy 1, Ekim 2019, ss. 537-50, doi:10.17341/gazimmfd.487745.

Vancouver

1.Mehmet Emin Meral, Doğan Çelik. Şebekeye bağlı yenilenebilir enerji kaynaklı eviriciler için yeni bir akım kontrol stratejisi. GUMMFD. 01 Ekim 2019;35(1):537-50. doi:10.17341/gazimmfd.487745