Published January 1, 2020
| Version v1
Publication
Open
Decentralized Control of Voltage- and Current-Controlled Converters Based on AC Bus Signaling for Autonomous Microgrids
- 1. Universidade Federal de Minas Gerais
- 2. Universidade Estadual Paulista (Unesp)
- 3. Universidade de Sorocaba
- 4. Norwegian University of Science and Technology
Description
This article proposes a fully decentralized control approach, based on AC bus signaling, to integrate the operation of voltage- and current-controlled converters that exist in an isolated low-voltage microgrid, so they may be fully steered under grid-feeding, grid-supporting, and grid-forming control principles. The proposed strategy, devised by classic and modified droop-based controllers, allows control of the microgrid active power relating to the system frequency, while regulating the reactive power related to the voltage, dispensing any need for communication infrastructures. Beyond ensuring proper microgrid power balance at all times, the control strategy prioritizes energy extraction from non-dispatchable sources (i.e., photovoltaic-based systems), whereas it uses dispatchable sources (i.e., battery-based systems) to share active and reactive power proportionally to their capabilities. As a consequence of the proper and novel management of battery-based converters, battery overvoltage and overcurrent are avoided, supporting a prolonged lifespan. Simulation results considering an autonomous microgrid operating under several scenarios are presented, to demonstrate the capabilities of the proposed control scheme on steering the different topologies of converters.
Translated Descriptions
⚠️
This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%
Translated Description (Arabic)
تقترح هذه المقالة نهج تحكم لامركزي بالكامل، بناءً على إشارات ناقل التيار المتردد، لدمج تشغيل المحولات التي يتم التحكم فيها بالجهد والتيار والموجودة في شبكة صغيرة معزولة منخفضة الجهد، بحيث يمكن توجيهها بالكامل بموجب مبادئ التحكم في تغذية الشبكة ودعم الشبكة وتشكيل الشبكة. تسمح الاستراتيجية المقترحة، التي وضعتها وحدات التحكم الكلاسيكية والمعدلة القائمة على التدلي، بالتحكم في الطاقة النشطة للشبكة الدقيقة المتعلقة بتردد النظام، مع تنظيم الطاقة التفاعلية المتعلقة بالجهد، والاستغناء عن أي حاجة للبنية التحتية للاتصالات. بالإضافة إلى ضمان توازن طاقة الشبكة الدقيقة المناسب في جميع الأوقات، تعطي استراتيجية التحكم الأولوية لاستخراج الطاقة من المصادر غير القابلة للتوزيع (أي الأنظمة القائمة على الطاقة الكهروضوئية)، في حين أنها تستخدم مصادر قابلة للتوزيع (أي الأنظمة القائمة على البطارية) لمشاركة الطاقة النشطة والتفاعلية بما يتناسب مع قدراتها. نتيجة للإدارة السليمة والجديدة للمحولات القائمة على البطارية، يتم تجنب الجهد الزائد للبطارية والتيار الزائد، مما يدعم عمرًا طويلًا. يتم عرض نتائج المحاكاة مع الأخذ في الاعتبار وجود شبكة صغيرة مستقلة تعمل في ظل عدة سيناريوهات، لإظهار قدرات مخطط التحكم المقترح على توجيه الطوبولوجيا المختلفة للمحولات.Translated Description (French)
Cet article propose une approche de contrôle entièrement décentralisée, basée sur la signalisation de bus CA, pour intégrer le fonctionnement des convertisseurs commandés en tension et en courant qui existent dans un micro-réseau basse tension isolé, afin qu'ils puissent être entièrement orientés selon les principes de contrôle d'alimentation du réseau, de support du réseau et de formation du réseau. La stratégie proposée, conçue par des contrôleurs classiques et modifiés à base de gouttes, permet de contrôler la puissance active du micro-réseau relative à la fréquence du système, tout en régulant la puissance réactive liée à la tension, en supprimant tout besoin d'infrastructures de communication. En plus d'assurer un bon équilibre énergétique du micro-réseau à tout moment, la stratégie de contrôle donne la priorité à l'extraction d'énergie à partir de sources non répartissables (c'est-à-dire des systèmes photovoltaïques), alors qu'elle utilise des sources répartissables (c'est-à-dire des systèmes basés sur des batteries) pour partager la puissance active et réactive proportionnellement à leurs capacités. En raison de la gestion appropriée et novatrice des convertisseurs à batterie, les surtensions et les surintensités de batterie sont évitées, ce qui permet une durée de vie prolongée. Des résultats de simulation considérant un micro-réseau autonome fonctionnant sous plusieurs scénarios sont présentés, afin de démontrer les capacités du schéma de contrôle proposé à piloter les différentes topologies de convertisseurs.Translated Description (Spanish)
Este artículo propone un enfoque de control totalmente descentralizado, basado en la señalización del bus de CA, para integrar el funcionamiento de los convertidores controlados por tensión y corriente que existen en una microrred aislada de baja tensión, de modo que puedan dirigirse completamente bajo los principios de alimentación a la red, soporte a la red y control de formación de la red. La estrategia propuesta, ideada por controladores clásicos y modificados basados en la caída, permite controlar la potencia activa de la microrred relacionada con la frecuencia del sistema, al tiempo que regula la potencia reactiva relacionada con la tensión, dispensando cualquier necesidad de infraestructuras de comunicación. Más allá de garantizar un equilibrio adecuado de la potencia de la microrred en todo momento, la estrategia de control prioriza la extracción de energía de fuentes no despachables (es decir, sistemas fotovoltaicos), mientras que utiliza fuentes despachables (es decir, sistemas basados en baterías) para compartir la potencia activa y reactiva proporcionalmente a sus capacidades. Como consecuencia de la gestión adecuada y novedosa de los convertidores basados en baterías, se evita la sobretensión y la sobrecorriente de la batería, lo que permite una vida útil prolongada. Se presentan resultados de simulación considerando una microrred autónoma operando bajo varios escenarios, para demostrar las capacidades del esquema de control propuesto para dirigir las diferentes topologías de convertidores.Files
09250364.pdf.pdf
Files
(245 Bytes)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:f63bd27e95eeb9fc89f4080079da8e89
|
245 Bytes | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- التحكم اللامركزي في المحولات التي يتم التحكم فيها بالجهد والتيار استنادًا إلى إشارات ناقل التيار المتردد للشبكات الدقيقة المستقلة
- Translated title (French)
- Contrôle décentralisé des convertisseurs commandés en tension et en courant basé sur la signalisation de bus CA pour les micro-réseaux autonomes
- Translated title (Spanish)
- Control descentralizado de convertidores controlados por tensión y corriente basados en la señalización de bus de CA para microrredes autónomas
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W3095630679
- DOI
- 10.1109/access.2020.3036592
References
- https://openalex.org/W1502540576
- https://openalex.org/W1966322913
- https://openalex.org/W1994959046
- https://openalex.org/W2014366918
- https://openalex.org/W2016258484
- https://openalex.org/W2067479055
- https://openalex.org/W2076096704
- https://openalex.org/W2117915669
- https://openalex.org/W2122080995
- https://openalex.org/W2124042706
- https://openalex.org/W2166969402
- https://openalex.org/W2167266213
- https://openalex.org/W2196751442
- https://openalex.org/W2295099942
- https://openalex.org/W2354032518
- https://openalex.org/W2407777570
- https://openalex.org/W2472547855
- https://openalex.org/W2498311977
- https://openalex.org/W2535219938
- https://openalex.org/W2553732322
- https://openalex.org/W2555988977
- https://openalex.org/W2609165902
- https://openalex.org/W2734897041
- https://openalex.org/W2739053689
- https://openalex.org/W2742925377
- https://openalex.org/W2783824888
- https://openalex.org/W2800325196
- https://openalex.org/W2912896555
- https://openalex.org/W2914122666
- https://openalex.org/W2946294144
- https://openalex.org/W2953031314
- https://openalex.org/W2982373961
- https://openalex.org/W2991476682
- https://openalex.org/W2995522028
- https://openalex.org/W3015181051
- https://openalex.org/W3017144175