تحلیل و طراحی سیستماتیک یک کنترل¬کننده مد لغزشی برای اینورترهای منبع امپدانسی مورد استفاده در سیستم¬های انرژی تجدیدپذیر
الموضوعات :
مجید رضا ناصح
1
,
غلامرضا شهابادی
2
,
فاطمه بیدار
3
1 - عضو هیات علمی دانشگاه ازاد اسلامی بیرجند
2 - دانش¬آموخته دکترا، گروه مهندسي برق- الکترونیک- دانشگاه جامع علمی کاربردی- واحد خراسان جنوبی
3 - دانش¬آموخته فوق لیسانس، گروه مهندسي کامپیور- نرم افزار- دانشگاه جامع علمی کاربردی- واحد خراسان جنوبی
الکلمات المفتاحية: اینورترهای منبع امپدانسی, منابع انرژی تجدیدپذیر, کنترل مد لغزشی, کنترل مقاوم ,
ملخص المقالة :
استفاده از اینورترهای منبع امپدانسی به دلیل ویژگی¬های مناسب آن شامل قابلیت افزایش ولتاژ در رنج وسیع ، مقاومت خوب در مقابل نویز الکترومغناطیسی و نیز مصونیت در مقابل اتصال کوتاه افزایش یافته است. ویژگی¬های مذکور سبب شده است که از این اینورتر در سیستم¬های انرژی تجدیدپذیر مانند نیروگاه¬های بادی، پیل¬های سوختی و سیستم خورشیدی به طور گسترده¬ای استفاده شود. با توجه به تغییرات متداول در سیستم¬های انرژی تجدیدپذیر شامل ولتاژ تولیدی، بار خروجی و همچنین ولتاژ مرجع خروجی استفاده از یک روش کنترل که در مقابل این تغییرات مقاوم باشد امری ضروری است. کنترل-کننده¬ خطی که با استفاده از تقریب سیگنال کوچک در اطراف یک نقطه خاص طراحی شده است نمی¬تواند پایداری یک سیستم غیرخطی را در رنج وسیع تضمین نماید. در این مقاله یک کنترل¬کننده مدلغزشی برای تنظیم ولتاژ سمت در یک اینورتر منبع امپدانسی متصل به شبکه تک¬فاز پیشنهاد شده است. یک رویکرد سیستماتیک جهت انتخاب پارامترهای کنترل-کننده مدلغزشی پیشنهادی ارائه شده است. با توجه به نامینیمم فاز بودن تابع تبدیل اینورتر مورد بررسی، ولتاژ خازن به صورت غیر مستقیم با تنظیم جریان سلف سمت کنترل می¬شود. کنترل¬کننده پیشنهادی در مقابل تغییرات ذکرشده مقاوم بوده و قابلیت ردیابی ولتاژ مرجع در مقابل تغییرات ولتاژ ورودی، بار خروجی و همچنین ولتاژ مرجع را دارد. شبیه¬سازی¬ها با استفاده از MATLAB/Simulink انجام شده و قابلیت¬های کنترل¬کننده پیشنهادی تایید شده است.
[1] N. Javaid et al., "An intelligent load management system with renewable energy integration for smart homes," IEEE access, vol. 5, pp. 13587-13600, 2017.
[2] W. Tushar, J. A. Zhang, C. Yuen, D. B. Smith, and N. U. Hassan, "Management of renewable energy for a shared facility controller in smart grid," IEEE Access, vol. 4, pp. 4269-4281, 2016.
[3] F. Z. Peng, "Z-source inverter," IEEE Transactions on industry applications, vol. 39, no. 2, pp. 504-510, 2003.
[4] G. R. Shahabadi, M. R. Naseh, and S. Es’ haghi, "Analysis and design of switched capacitor-based Quasi-Z-Source DC-DC converter with improved operation factors," International Journal of Electronics, pp. 1-20, 2023.
[5] S. Rostami, V. Abbasi, and F. Blaabjerg, "Implementation of a common grounded Z‐source DC–DC converter with improved operation factors," IET Power Electronics, vol. 12, no. 9, pp. 2245-2255, 2019.
[6] M. K. Kazimierczuk, "Small-signal modeling of open-loop PWM Z-source converter by circuit-averaging technique," IEEE Transactions on Power Electronics, vol. 28, no. 3, pp. 1286-1296, 2012.
[7] G. R. Shahabadi, M. R. Naseh, and S. Eshaghi, "Non-Linear Control of Quasi-Z-Source Inverter with Battery for Renewable energy Systems Based on Interconnection-Damping-Assignment Passivity-Based Control," Journal of Applied Dynamic Systems and Control, vol. 6, no. 3, pp. 17-24, 2023.
[8] M. Salimi and S. Siami, "Cascade nonlinear control of DC-DC buck/boost converter using exact feedback linearization," in 2015 4th International Conference on Electric Power and Energy Conversion Systems (EPECS), 2015, pp. 1-5: IEEE.
[9] U. K. Shinde, S. G. Kadwane, S. P. Gawande, M. J. B. Reddy, and D. Mohanta, "Sliding mode control of single-phase grid-connected quasi-Z-source inverter," IEEE Access, vol. 5, pp. 10232-10240, 2017.
[10] N. Mukherjee and D. Strickland, "Control of cascaded DC–DC converter-based hybrid battery energy storage systems—Part II: Lyapunov approach," IEEE Transactions on Industrial Electronics, vol. 63, no. 5, pp. 3050-3059, 2015.
[11] A. H. Rajaei, S. Kaboli, and A. Emadi, "Sliding-mode control of Z-source inverter," in 2008 34th Annual Conference of IEEE Industrial Electronics, 2008, pp. 947-952: IEEE.
[12] J. Liu, S. Jiang, D. Cao, X. Lu, and F. Z. Peng, "Sliding-mode control of quasi-Z-source inverter with battery for renewable energy system," in 2011 IEEE Energy Conversion Congress and Exposition, 2011, pp. 3665-3671: IEEE.
[13] J. R. Gazoli, M. G. Villalva, and E. Ruppert, "Micro‐inverter for integrated grid‐tie photovoltaic module using resonant controller," International Transactions on Electrical Energy Systems, vol. 24, no. 5, pp. 713-722, 2014.
[14] Y. P. Siwakoti, F. Z. Peng, F. Blaabjerg, P. C. Loh, G. E. Town, and S. Yang, "Impedance-source networks for electric power conversion part II: Review of control and modulation techniques," IEEE Transactions on Power Electronics, vol. 30, no. 4, pp. 1887-1906, 2014.
[15] A. Zakipour, S. Shokri‐Kojori, and M. Tavakoli Bina, "Sliding mode control of the nonminimum phase grid‐connected Z‐source inverter," International Transactions on Electrical Energy Systems, vol. 27, no. 11, p. e2398, 2017.
[16] S. Ahmadzadeh, G. A. Markadeh, and N. Abjadi, "Sliding mode control of the four quadrant quasi-Z-Source DC-DC Converter," in 2017 8th Power Electronics, Drive Systems & Technologies Conference (PEDSTC), 2017, pp. 496-501: IEEE.
[17] F. Bagheri, H. Komurcugil, O. Kukrer, N. Guler, and S. Bayhan, "Multi-input multi-output-based sliding-mode controller for single-phase quasi-Z-source inverters," IEEE Transactions on Industrial Electronics, vol. 67, no. 8, pp. 6439-6449, 2019.
[18] S. Maiti, S. Sonar, S. Mondal, and R. Malik, "A Second-Order Sliding-Mode Control of Z-Source Inverter Using Simple Boost Control Method," in Renewable Resources and Energy Management: CRC Press, 2023, pp. 332-340.
