Управление гибридной микросетью с использованием оптимизированного контроллера поддержки сети
Ключевые слова:
гибридная микросеть, двунаправленный преобразователь мощности, регулирование режимных параметров и частоты, распределенная генерация
Аннотация
Интеграция различных распределенных источников энергии в энергосистему требует специальной топологии сети и структуры системы управления. Рассматриваемая энергосистема представляет собой гибридную микросеть, состоящую из подсистем постоянного и переменного тока с возможностью управления генерацией и нагрузкой в обеих подсистемах. Для достижения требуемых эксплуатационных характеристик микросети предложено использование частоторегулирующего контроллера с оптимизированными параметрами, обеспечивающего регулирование электрического режима в подсистемах с заданным статизмом. Указанный контроллер подключен к двунаправленному преобразователю, управляющему перераспределением мощности между сторонами переменного и постоянного тока. Кроме того, для выделения подсистемы постоянного тока на изолированную работу реализована соответствующая функция на верхнем уровне системы управления микросетью. Выделение подсистемы постоянного тока на изолированную работу необходимо для предотвращения разряда аккумуляторных батарей и защиты ответственных нагрузок на стороне постоянного тока. Предложенный алгоритм управления микросетью, реализованный в контроллере, позволяет сохранять устойчивость подсистемы переменного тока при совместной работе с подсистемой постоянного тока. Проанализированы режимы работы с выделением подсистемы постоянного тока на изолированную работу и оценена эффективность предложенной системы управления.
Литература
1. Yang P. e. a. Decentralized Economic Operation Control for Hybrid AC/DC Microgrid // IEEE Trans. Sustain. Energy. 2019. V. 11. No. 3. Pp. 1898—1910.
2. Narsardin M.A.M. Voltage Tracking of a DC-DC Buck Converter Using Neural Network Control. Batu Pahat: Universiti Tun Hussein Onn Malaysia, 2012.
3. Ding G. e. a. Control of Hybrid AC/DC Microgrid Under Islanding Operational Conditions // J. Mod. Power Syst. Clean Energy. 2014. V. 2. No. 3. Pp. 223—232.
4. Tlili F., Kadri A., Bacha F. Advanced Control Strategy for Bidirectional Three Phase AC/DC Converter // Electr. Power Syst. Res. 2020. V. 179. P. 106078.
5. Zhong Q.-C., Konstantopoulos G.C. Current-limiting Droop Control of Grid-connected Inverters // IEEE Trans. Ind. Electron. 2016. V. 64. No. 7. Pp. 5963—5973.
6. Li P. e. a. An Adaptive Coordinated Optimal Control Method for Parallel Bidirectional Power Converters in AC/DC Hybrid Microgrid // Int. J. Electr. Power Energy Syst. 2021. V. 126. P. 106596.
7. Ren C. e. a. Multi-mode Control for Three-phase Bidirectional AC/DC Converter in Hybrid Microgrid Under Unbalanced AC Voltage Conditions // Proc. Energy Conversion Congress and Exposition. 2019. Pp. 2658—2663.
8. Wu H. e. a. Control and Modulation of Bidirectional Single-phase AC–DC Three-phase-leg SPWM Converters with Active Power Decoupling and Minimal Storage Capacitance // IEEE Trans. Power Electron. 2015. V. 31. No. 6. Pp. 4226—4240.
9. Ma T., Cintuglu M.H., Mohammed O.A. Control of a Hybrid AC/DC Microgrid Involving Energy Storage and Pulsed Loads // IEEE Trans. Ind. Appl. 2016. V. 53. No. 1. Pp. 567—575.
10. Shang L., Guo H., Zhu W. An Improved MPPT Control Strategy Based on Incremental Conductance Algorithm // Prot. Control Mod. Power Syst. 2020. V. 5. No. 1. Pp. 1—8.
11. Jassim H.M., Ziuzev A. Optimized-fuzzy Droop Controller for Load Frequency Control of a Microgrid with Weak Grid Connection and Disturbances // Proc. 29th Intern. Workshop on Electric Drives: Advances in Power Electronics for Electric Drives. 2022. Pp. 1—7.
12. Åström K.J., Hägglund T. PID Control. Instrument Soc. America, 1995.
13. Lin Y. e. a. Research Roadmap on Grid-forming Inverters. Golden: National Renewable Energy Lab., 2020.
14. Zhan Z.-H. e. a. Adaptive Particle Swarm Optimization // IEEE Trans. Syst. Man, Cybern. Part B. 2009. V. 39. No. 6. Pp. 1362—1381.
15. Barisal A.K., Mishra S. Improved PSO Based Automatic Generation Control of Multi-source Nonlinear Power Systems Interconnected by AC/DC links // Cogent Eng. 2018. V. 5. No. 1. P. 1422228.
---
Для цитирования: Джассим Х.М., Зюзев А.М., Крюков О.В. Управление гибридной микросетью с использованием оптимизированного контроллера поддержки сети // Вестник МЭИ. 2023. № 5. С. 11—19 (публикуется на английском языке). DOI: 10.24160/1993-6982-2023-5-11-19
#
1. Yang P. e. a. Decentralized Economic Operation Control for Hybrid AC/DC Microgrid. IEEE Trans. Sustain. Energy. 2019;11;3:1898—1910.
2. Narsardin M.A.M. Voltage Tracking of a DC-DC Buck Converter Using Neural Network Control. Batu Pahat: Universiti Tun Hussein Onn Malaysia, 2012.
3. Ding G. e. a. Control of Hybrid AC/DC Microgrid Under Islanding Operational Conditions. J. Mod. Power Syst. Clean Energy. 2014;2;3:223—232.
4. Tlili F., Kadri A., Bacha F. Advanced Control Strategy for Bidirectional Three Phase AC/DC Converter. Electr. Power Syst. Res. 2020;179:106078.
5. Zhong Q.-C., Konstantopoulos G.C. Current-limiting Droop Control of Grid-connected Inverters. IEEE Trans. Ind. Electron. 2016;64;7:5963—5973.
6. Li P. e. a. An Adaptive Coordinated Optimal Control Method for Parallel Bidirectional Power Converters in AC/DC Hybrid Microgrid. Int. J. Electr. Power Energy Syst. 2021;126:106596.
7. Ren C. e. a. Multi-mode Control for Three-phase Bidirectional AC/DC Converter in Hybrid Microgrid Under Unbalanced AC Voltage Conditions. Proc. Energy Conversion Congress and Exposition. 2019:2658—2663.
8. Wu H. e. a. Control and Modulation of Bidirectional Single-phase AC–DC Three-phase-leg SPWM Converters with Active Power Decoupling and Minimal Storage Capacitance. IEEE Trans. Power Electron. 2015;31;6:4226—4240.
9. Ma T., Cintuglu M.H., Mohammed O.A. Control of a Hybrid AC/DC Microgrid Involving Energy Storage and Pulsed Loads. IEEE Trans. Ind. Appl. 2016;53;1:567—575.
10. Shang L., Guo H., Zhu W. An Improved MPPT Control Strategy Based on Incremental Conductance Algorithm. Prot. Control Mod. Power Syst. 2020;5;1:1—8.
11. Jassim H.M., Ziuzev A. Optimized-fuzzy Droop Controller for Load Frequency Control of a Microgrid with Weak Grid Connection and Disturbances. Proc. 29th Intern. Workshop on Electric Drives: Advances in Power Electronics for Electric Drives. 2022:1—7.
12. Åström K.J., Hägglund T. PID Control. Instrument Soc. America, 1995.
13. Lin Y. e. a. Research Roadmap on Grid-forming Inverters. Golden: National Renewable Energy Lab., 2020.
14. Zhan Z.-H. e. a. Adaptive Particle Swarm Optimization. IEEE Trans. Syst. Man, Cybern. Part B. 2009;39;6:1362—1381.
15. Barisal A.K., Mishra S. Improved PSO Based Automatic Generation Control of Multi-source Nonlinear Power Systems Interconnected by AC/DC links. Cogent Eng. 2018;5;1:1422228
---
For citation: Jassim H.M., Zyuzev A.M., Kryukov O.V. Hybrid Microgrid Control Using an Optimized Grid Supporting Controller. Bulletin of MPEI. 2023;5:11—19. (in English). DOI: 10.24160/1993-6982-2023-5-11-19
2. Narsardin M.A.M. Voltage Tracking of a DC-DC Buck Converter Using Neural Network Control. Batu Pahat: Universiti Tun Hussein Onn Malaysia, 2012.
3. Ding G. e. a. Control of Hybrid AC/DC Microgrid Under Islanding Operational Conditions // J. Mod. Power Syst. Clean Energy. 2014. V. 2. No. 3. Pp. 223—232.
4. Tlili F., Kadri A., Bacha F. Advanced Control Strategy for Bidirectional Three Phase AC/DC Converter // Electr. Power Syst. Res. 2020. V. 179. P. 106078.
5. Zhong Q.-C., Konstantopoulos G.C. Current-limiting Droop Control of Grid-connected Inverters // IEEE Trans. Ind. Electron. 2016. V. 64. No. 7. Pp. 5963—5973.
6. Li P. e. a. An Adaptive Coordinated Optimal Control Method for Parallel Bidirectional Power Converters in AC/DC Hybrid Microgrid // Int. J. Electr. Power Energy Syst. 2021. V. 126. P. 106596.
7. Ren C. e. a. Multi-mode Control for Three-phase Bidirectional AC/DC Converter in Hybrid Microgrid Under Unbalanced AC Voltage Conditions // Proc. Energy Conversion Congress and Exposition. 2019. Pp. 2658—2663.
8. Wu H. e. a. Control and Modulation of Bidirectional Single-phase AC–DC Three-phase-leg SPWM Converters with Active Power Decoupling and Minimal Storage Capacitance // IEEE Trans. Power Electron. 2015. V. 31. No. 6. Pp. 4226—4240.
9. Ma T., Cintuglu M.H., Mohammed O.A. Control of a Hybrid AC/DC Microgrid Involving Energy Storage and Pulsed Loads // IEEE Trans. Ind. Appl. 2016. V. 53. No. 1. Pp. 567—575.
10. Shang L., Guo H., Zhu W. An Improved MPPT Control Strategy Based on Incremental Conductance Algorithm // Prot. Control Mod. Power Syst. 2020. V. 5. No. 1. Pp. 1—8.
11. Jassim H.M., Ziuzev A. Optimized-fuzzy Droop Controller for Load Frequency Control of a Microgrid with Weak Grid Connection and Disturbances // Proc. 29th Intern. Workshop on Electric Drives: Advances in Power Electronics for Electric Drives. 2022. Pp. 1—7.
12. Åström K.J., Hägglund T. PID Control. Instrument Soc. America, 1995.
13. Lin Y. e. a. Research Roadmap on Grid-forming Inverters. Golden: National Renewable Energy Lab., 2020.
14. Zhan Z.-H. e. a. Adaptive Particle Swarm Optimization // IEEE Trans. Syst. Man, Cybern. Part B. 2009. V. 39. No. 6. Pp. 1362—1381.
15. Barisal A.K., Mishra S. Improved PSO Based Automatic Generation Control of Multi-source Nonlinear Power Systems Interconnected by AC/DC links // Cogent Eng. 2018. V. 5. No. 1. P. 1422228.
---
Для цитирования: Джассим Х.М., Зюзев А.М., Крюков О.В. Управление гибридной микросетью с использованием оптимизированного контроллера поддержки сети // Вестник МЭИ. 2023. № 5. С. 11—19 (публикуется на английском языке). DOI: 10.24160/1993-6982-2023-5-11-19
#
1. Yang P. e. a. Decentralized Economic Operation Control for Hybrid AC/DC Microgrid. IEEE Trans. Sustain. Energy. 2019;11;3:1898—1910.
2. Narsardin M.A.M. Voltage Tracking of a DC-DC Buck Converter Using Neural Network Control. Batu Pahat: Universiti Tun Hussein Onn Malaysia, 2012.
3. Ding G. e. a. Control of Hybrid AC/DC Microgrid Under Islanding Operational Conditions. J. Mod. Power Syst. Clean Energy. 2014;2;3:223—232.
4. Tlili F., Kadri A., Bacha F. Advanced Control Strategy for Bidirectional Three Phase AC/DC Converter. Electr. Power Syst. Res. 2020;179:106078.
5. Zhong Q.-C., Konstantopoulos G.C. Current-limiting Droop Control of Grid-connected Inverters. IEEE Trans. Ind. Electron. 2016;64;7:5963—5973.
6. Li P. e. a. An Adaptive Coordinated Optimal Control Method for Parallel Bidirectional Power Converters in AC/DC Hybrid Microgrid. Int. J. Electr. Power Energy Syst. 2021;126:106596.
7. Ren C. e. a. Multi-mode Control for Three-phase Bidirectional AC/DC Converter in Hybrid Microgrid Under Unbalanced AC Voltage Conditions. Proc. Energy Conversion Congress and Exposition. 2019:2658—2663.
8. Wu H. e. a. Control and Modulation of Bidirectional Single-phase AC–DC Three-phase-leg SPWM Converters with Active Power Decoupling and Minimal Storage Capacitance. IEEE Trans. Power Electron. 2015;31;6:4226—4240.
9. Ma T., Cintuglu M.H., Mohammed O.A. Control of a Hybrid AC/DC Microgrid Involving Energy Storage and Pulsed Loads. IEEE Trans. Ind. Appl. 2016;53;1:567—575.
10. Shang L., Guo H., Zhu W. An Improved MPPT Control Strategy Based on Incremental Conductance Algorithm. Prot. Control Mod. Power Syst. 2020;5;1:1—8.
11. Jassim H.M., Ziuzev A. Optimized-fuzzy Droop Controller for Load Frequency Control of a Microgrid with Weak Grid Connection and Disturbances. Proc. 29th Intern. Workshop on Electric Drives: Advances in Power Electronics for Electric Drives. 2022:1—7.
12. Åström K.J., Hägglund T. PID Control. Instrument Soc. America, 1995.
13. Lin Y. e. a. Research Roadmap on Grid-forming Inverters. Golden: National Renewable Energy Lab., 2020.
14. Zhan Z.-H. e. a. Adaptive Particle Swarm Optimization. IEEE Trans. Syst. Man, Cybern. Part B. 2009;39;6:1362—1381.
15. Barisal A.K., Mishra S. Improved PSO Based Automatic Generation Control of Multi-source Nonlinear Power Systems Interconnected by AC/DC links. Cogent Eng. 2018;5;1:1422228
---
For citation: Jassim H.M., Zyuzev A.M., Kryukov O.V. Hybrid Microgrid Control Using an Optimized Grid Supporting Controller. Bulletin of MPEI. 2023;5:11—19. (in English). DOI: 10.24160/1993-6982-2023-5-11-19
Опубликован
2023-06-06
Выпуск
Раздел
Электротехнические комплексы и системы (технические науки) (2.4.2)
