Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Điều Chỉnh Điện Áp Tự Động của Hệ Thống Quang Điện Kết Nối Lưới Sử Dụng Bộ Điều Khiển Chế Độ Lướt Dựa Trên Lyapunov: Một Cách Tiếp Cận Thời Gian Hữu Hạn
Tóm tắt
Tầm quan trọng của các hệ thống năng lượng dựa trên năng lượng mặt trời (PV) không thể phủ nhận với nhu cầu năng lượng tái tạo tăng nhanh. Do các bất định vốn có và hành vi phi tuyến tính của hệ thống PV kết nối lưới, các chiến lược điều khiển thông thường không thể cung cấp hiệu suất thỏa đáng. Do đó, mục tiêu chính của bài báo này là thiết kế bộ điều khiển phi tuyến để kiểm soát hệ thống PV kết nối lưới. Một chiến lược điều khiển mới được thiết kế bằng cách sử dụng năng động Lyapunov để điều khiển công suất phản kháng phi tuyến và điện áp liên kết DC thời gian hữu hạn. Chiến lược này sử dụng cách tiếp cận Lyapunov để đảm bảo tính ổn định và đảm bảo tính chắc chắn. Với chiến lược điều khiển này, hiệu suất tốt hơn và vượt trội được quan sát so với bộ điều khiển tích phân tỷ lệ (PI). Hơn nữa, kết quả mô phỏng được cung cấp để minh họa hiệu quả của thuật toán đề xuất. Nhiều rối loạn của hệ thống như thay đổi trong mức bức xạ mặt trời, thay đổi các tham số tham chiếu, lỗi trên các bus được xem xét. Với chiến lược điều khiển này, thời gian ổn định và độ dao động được tìm thấy ít hơn đáng kể so với bộ điều khiển PI.
Từ khóa
#Hệ thống quang điện #điều chỉnh điện áp tự động #bộ điều khiển chế độ lướt #Lyapunov #điều khiển công suất phản kháng #thời gian hữu hạn.Tài liệu tham khảo
I. Yahyaoui, M. Chaabene, and F. Tadeo, “Evaluation of maximum power point tracking algorithm for off-grid photovoltaic pumping,” Sustainable Cities and Society, vol. 25, pp. 65–73, 2016.
M. Júnior, C. Fabrício, A. F. C. Waenga, and D. A. F. Pinto, “Effects of the photovoltaic distributed generation on electricity distribution system voltage-updated review,” Brazilian Archives of Biology and Technology, vol. 61, no. SPE 2018.
A. Hussain, S. M. Arif, and M. Aslam, “Emerging renewable and sustainable energy technologies: state of the art,” Renewable and Sustainable Energy Reviews, vol. 71, pp. 12–28, 2017.
A. Evans, V. Strezov, and T. J. Evans, “Assessment of sustainability indicators for renewable energy technologies,” Renewable and Sustainable Energy Reviews, vol. 13, no. 5, pp. 1082–1088, 2009.
W. Tareen, Z. Anjum, N. Yasin, L. Siddiqui, I. Farhat, S. Malik, S. Mekhilef, M. Seyedmahmoudian, B. Horan, M. Darwidh, M. Aamir, and L. W. Chek, “The prospective non-conventional alternate and renewable energy sources in Pakistan-a focus on biomass energy for power generation, transportation, and industrial fuel,” Energies, vol. 11, no. 9, pp. 2431, 2018.
L. Yi, H. Peng, G. Wang, X. Luo, J. Liu, S. Wang, and Z. Yao, “Research of MPPT for solar PV generation system based on independent voltage controller,” Electrical, Information Engineering and Mechatronics, vol. 135, pp. 2091–2099, 2011.
M. Hanan, X. Ai, M. Y. Javed, M. M. Gulzar, and S. Ahmad, “A two-stage algorithm to harvest maximum power from photovoltaic system.,” Proc. of the 2nd IEEE Conference on Energy Internet and Energy System Integration (EI2), pp. 1–6, 2018.
F. Blaabjerg, R. Teodorescu, M. Liserre, and A. V. Timbus, “Overview of control and grid synchronization for distributed power generation systems,” IEEE Transactions on Industrial Electronics, vol. 53, no. 5, pp. 1398–1409, 2006.
J. M. Carrasco, L. G. Franquelo, J. T. Bialasiewicz, E. Galván, R. C. P. Guisado, M. A. M. Prats, J. I. Leon, and N. Moreno-Alfonso, “Power-electronic systems for the grid integration of renewable energy sources: a survey,” IEEE Transactions on Industrial Electronics, vol. 53, no. 4, pp. 1002–1016, 2006.
J. Eloy-Garcia, S. Arnaltes, and J. L. Rodriguez-Amenedo, “Direct power control of voltage source inverters with unbalanced grid voltages,” IET Power Electronics, vol. 1, no. 3, pp. 395–407, 2008.
Z. Chelli, A. Lakehal, T. Khoualdia, and Y. Djeghader, “Study on shunt active power filter control strategies of three-phase grid-connected photovoltaic systems,” Periodica Polytechnica Electrical Engineering and Computer Science, vol. 63, no. 3, pp. 213–226, 2019.
M. N. I. Sarkar, L. G. Meegahapola, and M. Datta, “Reactive power management in renewable rich power grids: A review of grid-codes, renewable generators, support devices, control strategies and optimization algorithms,” IEEE Access, vol. 6, pp. 41458–41489, 2018.
F. Delfino, G. B. Denegri, M. Invernizzi, and R. Procopio, “Feedback linearisation oriented approach to Q-V control of grid connected photovoltaic units,” IET Renewable Power Generation, vol. 6, no. 5, pp. 324–339, 2012.
A. Naderipour, Z. Abdul-Malek, V. K. Ramachandaramurthy, A. Kalam, and M. R. Miveh, “Hierarchical control strategy for a three-phase 4-wire microgrid under unbalanced and nonlinear load conditions,” ISA Transactions, 2019. DOI: https://doi.org/10.1016/j.isatra.2019.04.025
X. Song, Y. Wang, W. Hu, and Z. Wang, “Three reference frame control scheme of 4 wire grid-connected inverter for micro grid under unbalanced grid voltage conditions,” Proc. of Twenty-Fourth Annual IEEE Applied Power Electronics Conference and Exposition, pp. 1301–1305, 2009.
Q. Zeng and L. Chang, “An advanced SVPWM-based predictive current controller for three-phase inverters in distributed generation systems,” IEEE Transactions on Industrial Electronics, vol. 55 no. 3, pp. 1235–1246, 2008.
A. Ahmad, N. Ullah, N. Ahmed, A. Ibeas, G. Mehdi, J. Herrera, and A. Ali, “Robust control of grid-tied parallel inverters using nonlinear backstepping approach,” IEEE Access, vol. 7, pp. 111982–111992, 2018.
J. Hu, L. Shang, Y. He, and Z. Q. Zhu, “Direct active and reactive power regulation of grid-connected DC/AC converters using sliding mode control approach,” IEEE Transactions on Power Electronics, vol. 26, no. 1, pp. 210–222, 2010.
S. Mobayen and F. Tchier, “A novel robust adaptive second-order sliding mode tracking control technique for uncertain dynamical systems with matched and unmatched disturbances,” International Journal of Control, Automation and Systems, vol. 15, no. 3, pp. 1097–1106, 2017.
I.-S. Kim, “Robust maximum power point tracker using sliding mode controller for the three-phase grid-connected photovoltaic system,” Solar Energy, vol. 81, no. 3, pp. 405–414, 2007.
R. Yang and L. Sun, “Finite-time robust control of a class of nonlinear time-delay systems via Lyapunov functional method,” Journal of the Franklin Institute, vol. 356, no. 3, pp. 1155–1176, Feb. 2019.
K. Zhang, B. Jiang, X.-G. Yan, and Z. Mao, “Incipient voltage sensor fault isolation for rectifier in railway electrical traction systems,” IEEE Transactions on Industrial Electronics, vol. 64, no. 8, pp. 6763–6774, 2017.
A. Laudani, F. R. Fulginei, F. De Castro, and A. Salvini, “Irradiance intensity dependence of the lumped parameters of the three-diodes model for organic solar cells,” Solar Energy, vol. 163, pp. 526–536, 2018.
R. P. Smith, A. A.-C. Hwang, T. Beetz, and E. Helgren, “Introduction to semiconductor processing: fabrication and characterization of pn junction silicon solar cells,” American Journal of Physics, vol. 86, no. 10, pp. 740–746, 2018.
A. Y. Mohammed, F. I. Mohammed, and M. Y. Ibrahim, “Grid connected photovoltaic system,” Proc. of International Conference on Communication, Control, Computing and Electronics Engineering (ICCCCEE), pp. 1–5, 2017.
A. Peled and J. Appelbaum, “Enhancing the power output of PV modules by considering the view factor to sky effect and rearranging the interconnections of solar cells,” Progress in Photovoltaics: Research and Applications, vol. 25, no. 9, pp. 810–818, 2017.
A. M. Humada, M. Hojabri, S. Mekhilef, and H. M. Hamada, “Solar cell parameters extraction based on single and double-diode models: A review,” Renewable and Sustainable Energy Reviews, vol. 56, pp. 494–509, 2016.
M. Y. Javed, A. F. Murtaza, Q. Ling, S. Qamar, and M. M. Gulzar, “A novel MPPT design using generalized pattern search for partial shading,” Energy and Buildings, vol. 133, pp. 59–69, 2016.
S. Dhar, R. Sridhar, and G. Mathew, “Implementation of PV cell based standalone solar power system employing incremental conductance MPPT algorithm,” Proc. of International Conference on Circuits, Power and Computing Technologies (ICCPCT), pp. 356–361, 2013.
B. H. Khan, Non-conventional Energy Resources, Tata McGraw-Hill Education, 2006.
D. Thomas, O. Deblecker, and C. S. Ioakimidis, “Optimal operation of an energy management system for a grid-connected smart building considering photovoltaics’ uncertainty and stochastic electric vehicles’ driving schedule,” Applied Energy, vol. 210, pp. 1188–1206, 2018.
R. M. Nagarale and B. M. Patre, “Exponential function based fuzzy sliding mode control of uncertain nonlinear systems,” International Journal of Dynamics and Control, vol. 4, no. 1, pp. 67–75, 2016.
J. Wang, Y. Gao, J. Qiu, and C. K. Ahn, “Sliding mode control for non-linear systems by Takagi—Sugeno fuzzy model and delta operator approaches,” IET Control Theory & Applications, vol. 11, no. 8, pp. 1205–1213, 2016.
A. Levant, “Sliding order and sliding accuracy in sliding mode control,” International Journal of Control, vol. 58, no. 6, pp. 1247–1263, 1993.
A. Levant, “Universal single-input-single-output (SISO) sliding-mode controllers with finite-time convergence,” IEEE Transactions on Automatic Control, vol. 46, no. 9, pp. 1447–1451, 2001.
W.-C. Yu, G.-J. Wang, and C.-C. Chang, “Discrete sliding mode control with forgetting dynamic sliding surface,” Mechatronics, vol. 14, no. 7, pp. 737–755, 2004.
Q. Hu, “Variable structure maneuvering control with time-varying sliding surface and active vibration damping of flexible spacecraft with input saturation,” Acta Astronautica, vol. 64, pp. 11–12, 2009.
