The disadvantages of the conventional model predictive current control method for the grid-connected converter (GCC) with an inductance-capacitance-inductance (LCL) filter are a large amount of calculation and poor parameter robustness. Once parameters of the model are mismatched, the control accuracy of model predictive control (MPC) will be reduced, which will seriously affect the power quality of the GCC. The article intuitively analyzes the sensitivity of parameter mismatch on the current predictive control of the conventional LCL-filtered GCC. In order to solve these issues, a model-free predictive current control (MFPCC) method for the LCL-filtered GCC is proposed in this paper. The contribution of this work is that a novel current predictive robust controller for the LCL-filtered GCC is designed based on the principle of the ultra-local model of a single input single output system. The proposed control method does not require using any model parameters in the controller, which can effectively suppress the disturbances of the uncertain parameter variations. Compared with conventional MPC, the proposed MFPCC has smaller current total harmonic distortion (THD). When the filter parameters are mismatched, the control error of the proposed method is smaller. Finally, a comparative experimental study is carried out on the platform of Typhoon and PE-Expert4 to verify the superiority and effectiveness of the proposed MFPCC method for the LCL-filtered GCC.
Most of the basic control methods of the grid-connected converter (GCC) are defined to work with a sine wave grid voltage. In that case if the grid voltage is distorted by higher harmonics, the grid current may be distorted too, which, in consequence, may increase the value of the THD of the grid voltage. The paper deals with an improved finite control set model predictive control (FCS-MPC) method of an LCL-filtered GCC operating under distorted grid conditions. The proposed method utilizes supplementary grid current feedback to calculate the reference converter current. The introduced signal allows to effectively improve the operation when the grid is subject to harmonic distortion. The paper shows a simulation analysis of the proposed control scheme operating with and without additional feedback under grid distortions. To validate the practical feasibility of the proposed method an algorithm was implemented on a 32-bit microcontroller STM32F7 with a floating point unit to control a 10 kW GCC. The laboratory test setup provided experimental results showing properties of the introduced control scheme.
The paper presents a linear-quadratic current controller with damped oscillatory terms designed for three-phase grid-tie voltage source converters used in SMES systems and operated under distorted grid voltage conditions. Special emphasis is placed on a synthesis of an anti-windup mechanism to prevent wind-up derived from the oscillatory terms by the use of a new active damping loop based on a simple moving average method. As a consequence, the current feedback gain may be increased without unwanted overshoot and overruns, and performance of the system can be improved.
4
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
This paper presents a state-feedback current controller with oscillatory terms for three-phase grid-connected PWM converters. Use of the oscillatory terms allows for shaping the sinusoidal input currents of the converter under distorted grid voltage conditions. Linear-quadratic optimization method is used to calculate the current controller gains. In the converter control structure the state current controller and PI DC-link voltage controller are used. Mathematical analysis and simulation results of the proposed control system are presented and discussed.
XX
W artykule przedstawiono regulator prądu ze sprzężeniem od wektora stanu z rozszerzeniem o człony oscylacyjne opracowany dla trójfazowych przekształtników sieciowych PWM.Wykorzystanie członów oscylacyjnych pozwala na kształtowanie sinusoidalnego prądu wejściowego prostownika przy odkształconym napięciu sieci. Współczynniki wzmocnień regulatora prądu obliczono z wykorzystaniem optymalizacji liniowo-kwadratowej. W strukturze sterowania przekształtnikiem zastosowano opracowany regulator prądu oraz regulator PI napięcia DC-linku. Przedstawiono analizę matematyczną i omówiono wyniki badań symulacyjnych.
5
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
In this paper a state-feedback current controller for four-leg grid-connected converter is presented. Two current control structures are proposed. The elementary one consists of the state regulator and a reference input matrix. The augmented one consists of the elementary structure with additional integral terms. Linear-quadratic optimization method is used to determine the controller coefficients. The developed current controller in the cascaded control structure with an outer PI DC-link voltage controller is used. Simulation results of the proposed control system are presented and discussed at the end of the paper.
PL
W artykule przedstawiono regulator prądu ze sprzężeniem od wektora stanu dla czterogałęziowego prostownika sieciowego. Zaproponowano dwie struktury regulacji prądu. Podstawowa zawiera regulator stanu i macierz wejścia. Rozszerzona składa się ze struktury podstawowej z dodanymi członami całkującymi. Dobór współczynników wzmocnień regulatora przeprowadzono z wykorzystaniem optymalizacji liniowo-kwadratowej. Opracowany regulator prądu współpracuje w kaskadowej strukturze regulacji z nadrzędnym regulatorem napięcia typu PI. W końcowej części artykułu przedstawiono i omówiono wyniki badań symulacyjnych.
6
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
A robust synchronization method based on least mean square is proposed for the real time detection of fundamental and harmonic symmetrical components, including positive, negative and zero sequence. The new architecture is composed of three parallel structures providing estimation of each phase fundamental and harmonic components delivered into a linear matrix transformation for grid sequence extraction. To achieve frequency adaptation, a combination of least mean square and phase locked loop is used. The paper presents excellent simulation and experimental results in order to verify correctness and validity of the algorithm.
PL
W artykule opisano opracowaną metodę synchronizacji z siecią, wykrywającą w czasie rzeczywistym częstotliwość podstawową oraz wyższe harmoniczne, w tym składową zgodną, przeciwną i zerową. Architektura składa się z trzech równoległych estymatorów harmonicznych dla każdej fazy. Po przetworzeniu danych i wyznaczeniu składowych, dokonywana jest synchronizacja, z wykorzystaniem metody najmniejszych kwadratów oraz PLL. Przedstawione zostały wyniki symulacyjne i eksperymentalne.
7
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
The paper presents overview of high-order harmonics compensation methods applied for control of grid-connected converter. Two harmonic compensation methods are presented. One based on band-pass filers cooperating with Direct Power Control with Space Vector Modulation (DPC-SVM) is dedicated for renewable energy interface. Second method based on resonant controllers applied in Voltage Oriented Control (VOC) adds an active filtering function to PWM rectifier. Simulation and preliminary experimental results for these two methods are presented.
PL
Artykuł prezentuje wybrane metody kompensacji wyższych harmonicznych. Pierwszą bazującą na filtrach cyfrowych przedstawiono w aplikacji, w bezpośrednim sterowaniu mocy z modulacją wektorową (DPC-SVM) przekształtnikiem sieciowym. Drugą bazującą na regulatorach rezonansowych przedstawiono w sterowaniu napięciowo zorientowanym (VOC) jako funkcję aktywnej filtracji sterowanego prostownika sieciowego. Na zakończenie przedstawiono wstępne wyniki badań symulacyjnych i eksperymentalnych.
In this paper, a review of Phase Locked Loop (PLL) algorithms and symmetrical component extraction methods intended for grid-connected power electronic converters are presented. Proposed classification is based on voltage representation in three coordinates: natural (abc), stationary (alfa beta) and rotating coordinates (dq). The three selected algorithms are described in details: Dual Second Order Generalized Integrator (DSOGI-PLL), Dual Virtual Flux – both in stationary coordinates. The third one, in rotating dq coordinates, is Dual Synchronous Reference Frame PLL (DSRF-PLL). A comparison of PLL algorithms is presented. Also, selected experimental results are given to verify practical application of discussed algorithms.
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.