Published December 17, 2020
| Version v1
Publication
Open
Control Methods for Single-phase Voltage Supply with VSCs to Feed Nonlinear Loads in Rural Areas
Creators
- 1. Pascual Bravo Institution University
- 2. Technological University of Pereira
- 3. National University of San Luis
- 4. University of Cauca
Description
This paper addresses the problem of sinusoidal voltage generation in linear loads using a voltage source inverter (VSI). The port-Hamiltonian structure in open-loop is used to design a passivity-based controller with proportional-integral gains (PI-PBC) in order to develop the control strategy. The main advantage of using passivity-based controllers corresponds to the possibility of guaranteeing asymptotic stability by transforming the trajectory tracking problem into a regulation control one. In addition to the PI-PBC, a linear load estimator is employed based on an integral formulation to determine the value of the equivalent conductance in the load, which reduces the number of current sensors. Numerical validations demonstrate that the sinusoidal voltage provided by the VSI to the load has a tracking error lower than $1~\%$, with harmonic distortions lower than $2.6~\%$, both for voltage and currents in the load. All the simulations were conducted in MATLAB/Simulink using the SimPowerSystems library version 2017a.
Translated Descriptions
⚠️
This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%
Translated Description (Arabic)
تتناول هذه الورقة مشكلة توليد الجهد الجيبي في الأحمال الخطية باستخدام عاكس مصدر الجهد (VSI). يستخدم هيكل بورت هاميلتون في الحلقة المفتوحة لتصميم وحدة تحكم قائمة على السلبية مع مكاسب نسبية متكاملة (PI - PBC) من أجل تطوير استراتيجية التحكم. تتوافق الميزة الرئيسية لاستخدام وحدات التحكم القائمة على السلبية مع إمكانية ضمان الاستقرار المقارب من خلال تحويل مشكلة تتبع المسار إلى مشكلة تحكم في التنظيم. بالإضافة إلى PI - PBC، يتم استخدام مقدر الحمل الخطي بناءً على تركيبة متكاملة لتحديد قيمة الموصلية المكافئة في الحمل، مما يقلل من عدد مستشعرات التيار. تثبت عمليات التحقق العددية أن الجهد الجيبي الذي توفره VSI للحمل به خطأ تتبع أقل من $ 1 ~\%$، مع تشوهات توافقية أقل من $ 2.6 ~\%$، لكل من الجهد والتيارات في الحمل. تم إجراء جميع عمليات المحاكاة في MATLAB/Simulink باستخدام إصدار مكتبة SimPowerSystems 2017a.Translated Description (French)
Cet article aborde le problème de la génération de tension sinusoïdale dans des charges linéaires à l'aide d'un onduleur de source de tension (VSI). La structure port-hamiltonienne en boucle ouverte est utilisée pour concevoir un contrôleur basé sur la passivité avec des gains proportionnels-intégraux (PI-PBC) afin de développer la stratégie de contrôle. Le principal avantage de l'utilisation de contrôleurs basés sur la passivité correspond à la possibilité de garantir une stabilité asymptotique en transformant le problème de suivi de trajectoire en un problème de contrôle de régulation. En plus du PI-PBC, un estimateur de charge linéaire est utilisé sur la base d'une formulation intégrale pour déterminer la valeur de la conductance équivalente dans la charge, ce qui réduit le nombre de capteurs de courant. Les validations numériques démontrent que la tension sinusoïdale fournie par le VSI à la charge a une erreur de suivi inférieure à $ 1~\%$ , avec des distorsions harmoniques inférieures à $ 2,6 ~\%$ , à la fois pour la tension et les courants dans la charge. Toutes les simulations ont été réalisées dans MATLAB/Simulink en utilisant la version 2017a de la bibliothèque SimPowerSystems.Translated Description (Spanish)
Este documento aborda el problema de la generación de tensión sinusoidal en cargas lineales utilizando un inversor de fuente de tensión (VSI). La estructura puerto-hamiltoniana en bucle abierto se utiliza para diseñar un controlador basado en la pasividad con ganancias proporcionales-integrales (PI-PBC) con el fin de desarrollar la estrategia de control. La principal ventaja de utilizar controladores basados en pasividad corresponde a la posibilidad de garantizar la estabilidad asintótica mediante la transformación del problema de seguimiento de trayectoria en un problema de control de regulación. Además del PI-PBC, se emplea un estimador de carga lineal basado en una formulación integral para determinar el valor de la conductancia equivalente en la carga, lo que reduce el número de sensores de corriente. Las validaciones numéricas demuestran que la tensión sinusoidal proporcionada por el VSI a la carga tiene un error de seguimiento inferior a $ 1~\%$, con distorsiones armónicas inferiores a $ 2.6 ~\%$, tanto para la tensión como para las corrientes en la carga. Todas las simulaciones se realizaron en MATLAB/Simulink utilizando la biblioteca SimPowerSystems versión 2017a.Files
341.pdf
Files
(401.7 kB)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:64604c819b6847b0e23f537e0be86f9c
|
401.7 kB | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- طرق التحكم لإمداد الجهد أحادي الطور مع VSCs لتغذية الأحمال غير الخطية في المناطق الريفية
- Translated title (French)
- Méthodes de contrôle pour l'alimentation en tension monophasée avec des VSC pour alimenter des charges non linéaires dans les zones rurales
- Translated title (Spanish)
- Métodos de control para el suministro de tensión monofásica con VSC para alimentar cargas no lineales en áreas rurales
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W3111933112
- DOI
- 10.32397/tesea.vol1.n1.3
References
- https://openalex.org/W1627978401
- https://openalex.org/W1759197186
- https://openalex.org/W2023870846
- https://openalex.org/W2396478742
- https://openalex.org/W2560379902
- https://openalex.org/W2585145871
- https://openalex.org/W2771882101
- https://openalex.org/W2898258262
- https://openalex.org/W2903988619
- https://openalex.org/W2909274713
- https://openalex.org/W2944189127
- https://openalex.org/W3004716376
- https://openalex.org/W3012163952
- https://openalex.org/W3016718504
- https://openalex.org/W3017731692
- https://openalex.org/W3027446881
- https://openalex.org/W4251066001
- https://openalex.org/W979449787