Удосконалення контуру регулювання струму однофазного багатофункціонального мережевого інвертора фотоелектричної системи

Автор(и)

  • Alexandr Shavelkin Київський національний університет технологій та дизайну вул. Немировича-Данченка, 2, м. Київ, Україна, 01011, Україна https://orcid.org/0000-0003-3914-0812
  • Jasim Mohmed Jasim Jasim Аль-Фурат Аль-Аусат технічний університет – Аль-Муссаіб технічний коледж Al-Najaf Baghdad main road, 15, Аль-Куфа, Ірак, 54001, Ірак https://orcid.org/0000-0002-2983-416X
  • Iryna Shvedchykova Київський національний університет технологій та дизайну вул. Немировича-Данченка, 2, м. Київ, Україна, 01011, Україна https://orcid.org/0000-0003-3005-7385

DOI:

https://doi.org/10.15587/1729-4061.2019.185391

Ключові слова:

релейний регулятор струму, уніполярна та біполярна модуляція, втрати потужності, коефіцієнт гармонік, моделювання системи

Анотація

Розглянуто удосконалення контуру регулювання струму багатофункціонального мережевого інвертора системи електроживлення локального об’єкту. Метою дослідження є забезпечення відповідності стандартам якості струму мережі у всьому діапазоні його значень для спільної точки підключення навантаження, розподільчої мережі змінного струму і перетворювального агрегату фотоелектричної системи. Запропоновано використання релейного регулювання струму з комбінуванням уніполярної і біполярної модуляції в поєднанні з модифікованим алгоритмом перемикання ключів інвертора. Показано, що за нелінійного навантаження стрибкоподібна зміна похідної завдання струму інвертора призводить до різкої зміни частоти перемикання ключів. Це спричиняє появу «брижі» у струмі мережі, що погіршує його гармонійний склад за малих значень.

За нелінійного реактору зі збільшенням струму інвертора «сплеск» також обумовлено змінюванням частоти перемикання ключів. Це відбувається на ділянках зростання (спадання) струму внаслідок змінювання індуктивності реактора. Встановлена залежність заданого відхилення для релейного регулятора, що за лінійного реактору забезпечує практично постійну частоту перемикання ключів інвертора. Запропоновано враховувати похідну сигналу завдання струму інвертора при формуванні значень відхилень релейного регулятора, що дозволить виключити стрибкоподібне змінювання частоти перемикання ключів. Показана необхідність врахування несинусоїдальної напруги мережі при визначенні напруги на вході інвертора. Запропоновано структуру контуру регулювання струму з релейним регулятором струму за комбінованою модуляцією з завданням значення відхилення. Регулювання здійснюється згідно з заданим значенням амплітуди і похідної струму інвертора. Розроблено математичну модель системи «мережа – мережевий інвертор – навантаження» з блоком визначення втрат потужності в ключах і нелінійному реакторі

Біографії авторів

Alexandr Shavelkin, Київський національний університет технологій та дизайну вул. Немировича-Данченка, 2, м. Київ, Україна, 01011

Доктор технічних наук, професор

Кафедра енергоменеджменту та прикладної електрніки

Jasim Mohmed Jasim Jasim, Аль-Фурат Аль-Аусат технічний університет – Аль-Муссаіб технічний коледж Al-Najaf Baghdad main road, 15, Аль-Куфа, Ірак, 54001

PhD, доцент

Кафедра електроенергетичної техніки

Iryna Shvedchykova, Київський національний університет технологій та дизайну вул. Немировича-Данченка, 2, м. Київ, Україна, 01011

Доктор технічних наук, професор

Кафедра енергоменеджменту та прикладної електрніки

Посилання

  1. Ko, S.-H., Lee, S.-R., Dehbonei, H., Nayar, C. V. (2006). A Grid-Connected Photovoltaic System with Direct Coupled Power Quality Control. IECON 2006 - 32nd Annual Conference on IEEE Industrial Electronics. doi: https://doi.org/10.1109/iecon.2006.347757
  2. Zeng, Z., Yang, H., Zhao, R., Cheng, C. (2013). Topologies and control strategies of multi-functional grid-connected inverters for power quality enhancement: A comprehensive review. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 24, 223–270. doi: https://doi.org/10.1016/j.rser.2013.03.033
  3. Shavelkin, A. A. (2018). Structures of single-phase convertors units for combined electrical supply systems with photoelectric solar panels. Tekhnichna Elektrodynamika, 2, 39–46. doi: https://doi.org/10.15407/techned2018.02.039
  4. Shavelkin, A., Shvedchykova, I. (2018). Multifunctional converter for single-phase combined power supply systems for local objects with a photovoltaic solar battery. Tekhnichna Elektrodynamika, 5, 92–95. doi: https://doi.org/10.15407/techned2018.05.092
  5. Vigneysh, T., Kumarappan, N. (2017). Grid interconnection of renewable energy sources using multifunctional grid-interactive converters: A fuzzy logic based approach. Electric Power Systems Research, 151, 359–368. doi: https://doi.org/10.1016/j.epsr.2017.06.010
  6. Brochures. ABB solar inverters. Available at: https://new.abb.com/power-converters-inverters/solar
  7. -1992 - IEEE Recommended Practices and Requirements for Harmonic Control in Electrical Power Systems. doi: https://doi.org/10.1109/ieeestd.1993.114370
  8. -2018 - IEEE Standard for Interconnection and Interoperability of Distributed Energy Resources with Associated Electric Power Systems Interfaces. doi: https://doi.org/10.1109/ieeestd.2018.8332112
  9. Da Silva, S. A. O., Sampaio, L. P., Campanhol, L. B. G. (2014). Single-phase grid-tied photovoltaic system with boost converter and active filtering. 2014 IEEE 23rd International Symposium on Industrial Electronics (ISIE). doi: https://doi.org/10.1109/isie.2014.6865013
  10. Martins, D. C., de Souza, K. C. A. (2008). A Single-Phase Grid-Connected PV System With Active Power Filter. International Journal of Circuits, Systems and Signal Processing, 2 (1), 50–55.
  11. Vaquero, J., Vázquez, N., Soriano, I., Vázquez, J. (2018). Grid-Connected Photovoltaic System with Active Power Filtering Functionality. International Journal of Photoenergy, 2018, 1–9. doi: https://doi.org/10.1155/2018/2140797
  12. Mendez, I., Vazquez, N., Vaquero, J., Vazquez, J., Hernandez, C., Lopez, H. (2015). Multifunctional grid-connected photovoltaic-system controlled by sliding mode. IECON 2015 - 41st Annual Conference of the IEEE Industrial Electronics Society. doi: https://doi.org/10.1109/iecon.2015.7392286
  13. Shavelkin, A. A. (2019). Improvement of the structure for the current control loop with the use of PWM for the grid inverter of the combined power supply system. Tekhnichna Elektrodynamika, 3, 37–45. doi: https://doi.org/10.15407/techned2019.03.037
  14. Ma, T.-T. (2012). Power Quality Enhancement in Micro-grids Using Multifunctional DG Inverters. Proceedings of the International MultiConference of Engineers and Computer Scientists. Vol. II, IMECS 2012. Hong Kong, 996–1001.
  15. Mao, H., Yang, X., Chen, Z., Wang, Z. (2012). A Hysteresis Current Controller for Single-Phase Three-Level Voltage Source Inverters. IEEE Transactions on Power Electronics, 27 (7), 3330–3339. doi: https://doi.org/10.1109/tpel.2011.2181419
  16. Shavolkin, O., Shvedchykova, I. (2018). Forming of Current of the Single-Phase Grid Inverter of Local Combined Power Supply System with a Photovoltaic Solar Battery. 2018 IEEE 3rd International Conference on Intelligent Energy and Power Systems (IEPS). doi: https://doi.org/10.1109/ieps.2018.8559540
  17. Wu, T.-F., Nien, H.-S., Shen, C.-L., Chen, T.-M. (2005). A Single-Phase Inverter System for PV Power Injection and Active Power Filtering With Nonlinear Inductor Consideration. IEEE Transactions on Industry Applications, 41 (4), 1075–1083. doi: https://doi.org/10.1109/tia.2005.851035
  18. Machado, S. M., Da Silva, N. (2016). Stability and Harmonic Rejection Analysis of Single-Phase Grid-Connected Inverter Intended for Renewable Energy Systems Considering Distorted Grid Conditions. 2016 CIGRE C4 International Colloquium on EMC, Lightning and Power Quality Considerations for Renewable Energy Systems. Available at: https://www.researchgate.net/publication/299524329
  19. IEEE Std EN 50160:2010. Voltage characteristics of electricity supplied by public electricity networks.
  20. IGBT Modules. SEMIKRON. Available at: https://www.semikron.com/products/product-classes/igbt-modules.html
  21. Shavolkin O. O., Stanovskyiy E. Yu., Pidhainyi M. O. (2019). Modeling of the combined electricpower system of a local object with multifunctionalconverter unit of photovoltaic battery. Visnyk Kyivskoho natsionalnoho universytetu tekhnolohii ta dyzainu, 4 (136), 20–33. doi: https://doi.org/10.30857/1813-6796.2019.4.2

##submission.downloads##

Опубліковано

2019-12-02

Як цитувати

Shavelkin, A., Jasim, J. M. J., & Shvedchykova, I. (2019). Удосконалення контуру регулювання струму однофазного багатофункціонального мережевого інвертора фотоелектричної системи. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 6(5 (102), 14–22. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2019.185391

Номер

Том 6 № 5 (102) (2019): Прикладна фізика

Розділ

Прикладна фізика

Ліцензія

Авторське право (c) 2019 Alexandr Shavelkin, Jasim Mohmed Jasim Jasim, Iryna Shvedchykova

Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.

Ліцензійний договір – це документ, в якому автор гарантує, що володіє усіма авторськими правами на твір (рукопис, статтю, тощо).
Автори, підписуючи Ліцензійний договір з ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР», мають усі права на подальше використання свого твору за умови посилання на наше видання, в якому твір опублікований. Відповідно до умов Ліцензійного договору, Видавець ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР» не забирає ваші авторські права та отримує від авторів дозвіл на використання та розповсюдження публікації через світові наукові ресурси (власні електронні ресурси, наукометричні бази даних, репозитарії, бібліотеки тощо).
За відсутності підписаного Ліцензійного договору або за відсутністю вказаних в цьому договорі ідентифікаторів, що дають змогу ідентифікувати особу автора, редакція не має права працювати з рукописом.
Важливо пам’ятати, що існує і інший тип угоди між авторами та видавцями – коли авторські права передаються від авторів до видавця. В такому разі автори втрачають права власності на свій твір та не можуть його використовувати в будь-який спосіб.