Araştırma Makalesi
BibTex RIS Kaynak Göster

Three-Phase Four-Wire Grid-Connected Neutral Point Clamped Inverter with ANN Controllers

Yıl 2024, Cilt: 29 Sayı: 2, 507 - 520, 30.08.2024
https://doi.org/10.17482/uumfd.1387523

Öz

In this study, an artificial neural network (ANN) controller with a multilayer perceptron structure is designed and tested for the control of a three-phase, four-wire grid-connected neutral point clamped (NPC) inverter. The designed ANN controller is trained using the Levenberg Marquardt backpropagation training algorithm, with data obtained from a control loop created using proportional-integral (PI) controllers in the MATLAB/Simulink environment. The tasks of the ANN controller are to provide current control and capacitor voltage balancing control in the NPC inverter. The performance of the proposed ANN controller is tested using the grid-connected NPC inverter system modeled in the MATLAB/Simulink environment. The test results are presented in comparison with the results obtained using PI controllers in the same inverter system.

Kaynakça

  • Babaie, M., Sharifzadeh, M., ve Al-Haddad, K. (2020, August) Three-phase grid-connected NPC inverter based on a robust artificial neural network controller, IEEE Power & Energy Society General Meeting (PESGM), 1-5. doi:10.1109/PESGM41954.2020.9281531.
  • Bana, P. R., ve Amin, M. (2022, October) Comparative assessment of supervised learning ANN controllers for grid-connected VSC system, 48th Annual Conference of the IEEE Industrial Electronics Society (IECON 2022), 1-6. doi:10.1109/IECON49645.2022.9969070.
  • Bana, P. R., ve Amin, M. (2023, March) State-space modelling and stability analysis of ANN controller for grid-connected VSC system, IEEE IAS Global Conference on Renewable Energy and Hydrogen Technologies (GlobConHT), 1-6. doi:10.1109/GlobConHT56829.2023.10087412.
  • Babaie, M., Sebaaly, F., Sharifzadeh, M., Kanaan, H. Y., ve Al-Haddad, K. (2019, February) Design of an artificial neural network control based on levenberg-marquart algorithm for gridconnected packed U-Cell inverter, IEEE International Conference on Industrial Technology (ICIT), 1202-1207. doi:10.1109/ICIT.2019.8755098.
  • Li, S., Fairbank, M., Johnson, C., Wunsch, D. C., Alonso, E., ve Proao, J. L. (2014) Artificial neural networks for control of a grid-connected rectifier/inverter under disturbance, dynamic and power converter switching conditions, IEEE transactions on neural networks and learning systems, 25(4), 738-750. doi:10.1109/TNNLS.2013.2280906.
  • Li, S., Sun, Y., Ramezani, M., ve Xiao, Y. (2019) Artificial neural networks for Volt/VAR control of DER inverters at the grid edge, IEEE Transactions on Smart Grid, 10(5), 5564- 5573. doi:10.1109/TSG.2018.2887080.
  • Yağan, Y. E., ve Vardar, K. (2023) Artificial neural networks controllers for three-phase neutral point clamped inverters, Engineering Science and Technology, an International Journal, 41, 101390. doi:10.1016/j.jestch.2023.101390.
  • Aslan, Y., ve Yağan, Y. E. (2016, June) ANN based fault location for medium voltage distribution lines with remote-end source, International Symposium on Fundamentals ofElectrical Engineering (ISFEE), 1-5. doi:10.1109/ISFEE.2016.7803203.
  • Lim, S. K., Kim, J. H., ve Nam, K. (1999, July) A DC-link voltage balancing algorithm for 3-level converter using the zero sequence current, 30th Annual IEEE Power Electronics Specialists Conference. Record.(Cat. No. 99CH36321) 2, 1083-1088. doi:10.1109/PESC.1999.785646.
  • Nabae, A., Takahashi, I., ve Akagi, H. (1981) A new neutral-point-clamped PWM inverter, IEEE Transactions on industry applications, (5), 518-523. doi: 10.1109/TIA.1981.4503992.
  • Aslan, Y., ve Yağan, Y. E. (2017) Artificial neural-network-based fault location for power distribution lines using the frequency spectra of fault data, Electrical Engineering, 99, 301- 311. doi:10.1007/s00202-016-0428-8.
  • Adak, S., ve Cangi, H. (2015). Analysis and simulation total harmonic distortion of output voltage three level diode clamped inverter in photovoltaic system, Bitlis Eren University. Fen Bilimleri Dergisi, ISSN, 2147-3129.
  • https://www.mathworks.com/help/sps/powersys/ref/thd.html, Erişim Tarihi:15.03.2024, Konu: Toplam Harmonik Bozulma.

ÜÇ-FAZLI DÖRT-TELLİ ŞEBEKE BAĞLANTILI NÖTR NOKTASI KENETLİ BİR EVİRİCİ’NİN YSA İLE KONTROLÜ

Yıl 2024, Cilt: 29 Sayı: 2, 507 - 520, 30.08.2024
https://doi.org/10.17482/uumfd.1387523

Öz

Bu çalışmada üç fazlı dört telli şebeke bağlantılı nötr noktası kenetli (NNK) bir eviricinin kontrolü için çok katmanlı algılayıcı yapısında olan bir yapay sinir ağı (YSA) kontrolcüsü tasarlanmış ve test edilmiştir. Tasarlanan YSA kontrolcü, MATLAB/Simulink ortamında oransal-integral (PI) kontrolcüler kullanılarak oluşturulan bir kontrol döngüsünden elde edilen veriler ile, Levenberg Marquardt geri yayılım eğitim algoritmasıyla eğitilmiştir. YSA kontrolcünün görevleri, NNK eviricide akım kontrolünü ve kapasitör gerilimlerinin dengelenmesini sağlamaktır. Önerilen YSA kontrolcünün performansı MATLAB/Simulink ortamında modellenen şebeke bağlantılı NNK evirici sistemi kullanılarak test edilmiştir. Test sonuçları, aynı evirici sisteminde PI kontrolcüler kullanılarak elde edilen sonuçlar ile karşılaştırmalı olarak sunulmuştur.

Kaynakça

  • Babaie, M., Sharifzadeh, M., ve Al-Haddad, K. (2020, August) Three-phase grid-connected NPC inverter based on a robust artificial neural network controller, IEEE Power & Energy Society General Meeting (PESGM), 1-5. doi:10.1109/PESGM41954.2020.9281531.
  • Bana, P. R., ve Amin, M. (2022, October) Comparative assessment of supervised learning ANN controllers for grid-connected VSC system, 48th Annual Conference of the IEEE Industrial Electronics Society (IECON 2022), 1-6. doi:10.1109/IECON49645.2022.9969070.
  • Bana, P. R., ve Amin, M. (2023, March) State-space modelling and stability analysis of ANN controller for grid-connected VSC system, IEEE IAS Global Conference on Renewable Energy and Hydrogen Technologies (GlobConHT), 1-6. doi:10.1109/GlobConHT56829.2023.10087412.
  • Babaie, M., Sebaaly, F., Sharifzadeh, M., Kanaan, H. Y., ve Al-Haddad, K. (2019, February) Design of an artificial neural network control based on levenberg-marquart algorithm for gridconnected packed U-Cell inverter, IEEE International Conference on Industrial Technology (ICIT), 1202-1207. doi:10.1109/ICIT.2019.8755098.
  • Li, S., Fairbank, M., Johnson, C., Wunsch, D. C., Alonso, E., ve Proao, J. L. (2014) Artificial neural networks for control of a grid-connected rectifier/inverter under disturbance, dynamic and power converter switching conditions, IEEE transactions on neural networks and learning systems, 25(4), 738-750. doi:10.1109/TNNLS.2013.2280906.
  • Li, S., Sun, Y., Ramezani, M., ve Xiao, Y. (2019) Artificial neural networks for Volt/VAR control of DER inverters at the grid edge, IEEE Transactions on Smart Grid, 10(5), 5564- 5573. doi:10.1109/TSG.2018.2887080.
  • Yağan, Y. E., ve Vardar, K. (2023) Artificial neural networks controllers for three-phase neutral point clamped inverters, Engineering Science and Technology, an International Journal, 41, 101390. doi:10.1016/j.jestch.2023.101390.
  • Aslan, Y., ve Yağan, Y. E. (2016, June) ANN based fault location for medium voltage distribution lines with remote-end source, International Symposium on Fundamentals ofElectrical Engineering (ISFEE), 1-5. doi:10.1109/ISFEE.2016.7803203.
  • Lim, S. K., Kim, J. H., ve Nam, K. (1999, July) A DC-link voltage balancing algorithm for 3-level converter using the zero sequence current, 30th Annual IEEE Power Electronics Specialists Conference. Record.(Cat. No. 99CH36321) 2, 1083-1088. doi:10.1109/PESC.1999.785646.
  • Nabae, A., Takahashi, I., ve Akagi, H. (1981) A new neutral-point-clamped PWM inverter, IEEE Transactions on industry applications, (5), 518-523. doi: 10.1109/TIA.1981.4503992.
  • Aslan, Y., ve Yağan, Y. E. (2017) Artificial neural-network-based fault location for power distribution lines using the frequency spectra of fault data, Electrical Engineering, 99, 301- 311. doi:10.1007/s00202-016-0428-8.
  • Adak, S., ve Cangi, H. (2015). Analysis and simulation total harmonic distortion of output voltage three level diode clamped inverter in photovoltaic system, Bitlis Eren University. Fen Bilimleri Dergisi, ISSN, 2147-3129.
  • https://www.mathworks.com/help/sps/powersys/ref/thd.html, Erişim Tarihi:15.03.2024, Konu: Toplam Harmonik Bozulma.
Toplam 13 adet kaynakça vardır.

Ayrıntılar

Birincil Dil Türkçe
Konular Elektrik Mühendisliği (Diğer)
Bölüm Araştırma Makaleleri
Yazarlar

Yunus Emre Yağan 0000-0002-1523-0306

Erken Görünüm Tarihi 20 Ağustos 2024
Yayımlanma Tarihi 30 Ağustos 2024
Gönderilme Tarihi 8 Kasım 2023
Kabul Tarihi 24 Mayıs 2024
Yayımlandığı Sayı Yıl 2024 Cilt: 29 Sayı: 2

Kaynak Göster

APA Yağan, Y. E. (2024). ÜÇ-FAZLI DÖRT-TELLİ ŞEBEKE BAĞLANTILI NÖTR NOKTASI KENETLİ BİR EVİRİCİ’NİN YSA İLE KONTROLÜ. Uludağ Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Dergisi, 29(2), 507-520. https://doi.org/10.17482/uumfd.1387523
AMA Yağan YE. ÜÇ-FAZLI DÖRT-TELLİ ŞEBEKE BAĞLANTILI NÖTR NOKTASI KENETLİ BİR EVİRİCİ’NİN YSA İLE KONTROLÜ. UUJFE. Ağustos 2024;29(2):507-520. doi:10.17482/uumfd.1387523
Chicago Yağan, Yunus Emre. “ÜÇ-FAZLI DÖRT-TELLİ ŞEBEKE BAĞLANTILI NÖTR NOKTASI KENETLİ BİR EVİRİCİ’NİN YSA İLE KONTROLÜ”. Uludağ Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Dergisi 29, sy. 2 (Ağustos 2024): 507-20. https://doi.org/10.17482/uumfd.1387523.
EndNote Yağan YE (01 Ağustos 2024) ÜÇ-FAZLI DÖRT-TELLİ ŞEBEKE BAĞLANTILI NÖTR NOKTASI KENETLİ BİR EVİRİCİ’NİN YSA İLE KONTROLÜ. Uludağ Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Dergisi 29 2 507–520.
IEEE Y. E. Yağan, “ÜÇ-FAZLI DÖRT-TELLİ ŞEBEKE BAĞLANTILI NÖTR NOKTASI KENETLİ BİR EVİRİCİ’NİN YSA İLE KONTROLÜ”, UUJFE, c. 29, sy. 2, ss. 507–520, 2024, doi: 10.17482/uumfd.1387523.
ISNAD Yağan, Yunus Emre. “ÜÇ-FAZLI DÖRT-TELLİ ŞEBEKE BAĞLANTILI NÖTR NOKTASI KENETLİ BİR EVİRİCİ’NİN YSA İLE KONTROLÜ”. Uludağ Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Dergisi 29/2 (Ağustos 2024), 507-520. https://doi.org/10.17482/uumfd.1387523.
JAMA Yağan YE. ÜÇ-FAZLI DÖRT-TELLİ ŞEBEKE BAĞLANTILI NÖTR NOKTASI KENETLİ BİR EVİRİCİ’NİN YSA İLE KONTROLÜ. UUJFE. 2024;29:507–520.
MLA Yağan, Yunus Emre. “ÜÇ-FAZLI DÖRT-TELLİ ŞEBEKE BAĞLANTILI NÖTR NOKTASI KENETLİ BİR EVİRİCİ’NİN YSA İLE KONTROLÜ”. Uludağ Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Dergisi, c. 29, sy. 2, 2024, ss. 507-20, doi:10.17482/uumfd.1387523.
Vancouver Yağan YE. ÜÇ-FAZLI DÖRT-TELLİ ŞEBEKE BAĞLANTILI NÖTR NOKTASI KENETLİ BİR EVİRİCİ’NİN YSA İLE KONTROLÜ. UUJFE. 2024;29(2):507-20.

DUYURU:

30.03.2021- Nisan 2021 (26/1) sayımızdan itibaren TR-Dizin yeni kuralları gereği, dergimizde basılacak makalelerde, ilk gönderim aşamasında Telif Hakkı Formu yanısıra, Çıkar Çatışması Bildirim Formu ve Yazar Katkısı Bildirim Formu da tüm yazarlarca imzalanarak gönderilmelidir. Yayınlanacak makalelerde de makale metni içinde "Çıkar Çatışması" ve "Yazar Katkısı" bölümleri yer alacaktır. İlk gönderim aşamasında doldurulması gereken yeni formlara "Yazım Kuralları" ve "Makale Gönderim Süreci" sayfalarımızdan ulaşılabilir. (Değerlendirme süreci bu tarihten önce tamamlanıp basımı bekleyen makalelerin yanısıra değerlendirme süreci devam eden makaleler için, yazarlar tarafından ilgili formlar doldurularak sisteme yüklenmelidir).  Makale şablonları da, bu değişiklik doğrultusunda güncellenmiştir. Tüm yazarlarımıza önemle duyurulur.

Bursa Uludağ Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi Dekanlığı, Görükle Kampüsü, Nilüfer, 16059 Bursa. Tel: (224) 294 1907, Faks: (224) 294 1903, e-posta: mmfd@uludag.edu.tr