IDA-PBC controller design for grid connected Front End Converters under non-ideal grid conditions

Serra, Federico M.; Angelo, Cristian H. De

doi:10.1016/j.epsr.2016.08.041

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“…A diferencia de lo presentado en (Avila-Becerril et al, 2018), en este trabajo se aborda el problema de integración de REDs a redes eléctricas desde el punto de vista de la operación en modo conectado, es decir, la magnitud de la tensión de la red AC y la frecuencia de operación es mantenida por el sistema eléctrico (Montoya et al, 2018c;Serra and Angelo, 2017). En este sentido, se presenta el desarrollo de controladores basados en pasividad (PBC, por sus siglas en inglés) para la integración de REDs en sistemas eléctricos de naturaleza monofásica en el marco de referencia temporal, garantizando operación en cuatro cuadrantes, lo cual permite la máxima extracción de la energía proveniente de los recursos energéticos primarios al tiempo que se garantiza la redistribución de la potencia reactiva en el sistema eléctrico.…”

Section: Contribución Y Alcanceunclassified

“…Como segunda contribución, los esquemas propuestos permiten controlar tanto potencia activa como reactiva de manera independiente por medio de un método para la generación de corrientes de referencia, basado en señales de cuadratura en función de voltaje de alimentación, lo cual no se había evidenciado en trabajos previos. En particular, se propone una novedosa forma de definir la referencia para la corriente en función de la disponibilidad de energía en el lado DC del convertidor y el comportamiento deseado de la potencia reactiva (Montoya et al, 2018a), garantizando los niveles operativos de tensión en el lado DC del convertidor (Serra and Angelo, 2017).…”

Section: Contribución Y Alcanceunclassified

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Integración de REDs en Redes AC: una Familia de Controladores Basados en Pasividad

Montoya

Gil-González

Avila-Becerril

et al. 2019

Rev. iberoam. autom. inform. ind.

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<p>En este artículo se presenta el diseño y la aplicación de la teoría de control basada en pasividad para la integración de recursos energéticos distribuidos (REDs) a través de convertidores controlados por voltaje en redes monofásicas de corriente alterna. La representación Hamiltoniana de estos sistemas facilita el desarrollo de controladores pasivos que garantizan estabilidad en el sentido de Lyapunov para su operación en lazo cerrado. El modelado dinámico no autónomo de estos sistemas es transformado en un modelo incremental, el cual permite resolver el problema de seguimiento de trayectorias como un problema de regulación. La principal contribución de este trabajo radica en la capacidad de controlar el flujo de potencia activa y reactiva entre los REDs y la red eléctrica en función de la disponibilidad del recurso energético primario y la capacidad de los convertidores. Los resultados de simulación muestran que todos los controladores pasivos propuestos logran el objetivo de control, alcanzando el mismo desempeño dinámico que los controladores proporcionales integrales clásicos, garantizando estabilidad asintótica. Todas las simulaciones son desarrolladas bajo el entorno MATLAB/Simulink a través de la librería SimPowerSystems.</p>

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Section: Contribución Y Alcanceunclassified

Integración de REDs en Redes AC: una Familia de Controladores Basados en Pasividad

Montoya

Gil-González

Avila-Becerril

et al. 2019

Rev. iberoam. autom. inform. ind.

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“…In addition to the droop-based control strategies, nondroop-based approaches for voltage and frequency control of the islanded microgrids have also been developed, e.g. [72][73][74][75][76][77][77][78][79][80]. A robust servomechanism controller for a single-DG/ Multi-DG islanded system, which uses the internal oscillator to control the frequency in an open-loop manner, has been proposed in [73,74,78,79].…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

“…This framework describes the dynamics in terms of the system stored energy, interconnection and dissipation structures [87][88][89]. Furthermore, we focus on a more accurate and higher order model for the inverter-based microsources than conventionally used in the literature [65,80,90].…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

“…Notably, the large signal stability analysis is necessary to guarantee seamless transition between islanded/grid-connected modes and the convergence of equilibrium states of nonlinear microgrid dynamic. Although historically energy functions have played a crucial role to cope with accurate models of power systems (see also [80,[90][91][92][93][94][95][96][97]), our approach based on the incremental passivity allows us to cover an accurate dynamic of microgrids and paves the way for the design of decentralized controllers.…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

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Stability analysis and decentralized control of inverter-based ac microgrid

Firuzi

Roosta

Gitizadeh

2019

Prot Control Mod Power Syst

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This work considers the problem of decentralized control of inverter-based ac micro-grid in different operation modes. The main objectives are to (i) design decentralized frequency and voltage controllers, to gather with power sharing, without information exchange between microsources (ii) design passive dynamic controllers which ensure stability of the entire microgrid system (iii) capture nonlinear, interconnected and large-scale dynamic of the micro-grid system with meshed topology as a port-Hamiltonian formulation (iv) expand the property of shifted-energy function in the context of decentralized control of ac micro-grid (v) analysis of system stability in large signal point of view. More precisely, to deal with nonlinear, interconnected and large-scale structure of micro-grid systems, the port-Hamiltonian formulation is used to capture the dynamic of micro-grid components including microsource, distribution line and load dynamics as well as interconnection controllers. Furthermore, to deal with large signal stability problem of the microgrid system in the grid-connected and islanded conditions, the shifted-Hamiltonian energy function is served as a storage function to ensure incremental passivity and stability of the microgrid system. Moreover, it is shown that the aggregating of the microgrid dynamic and the decentralized controller dynamics satisfies the incremental passivity. Finally, the effectiveness of the proposed controllers is evaluated through simulation studies. The different scenarios including grid-connected and islanded modes as well as transition between both modes are simulated. The simulation conforms that the decentralized control dynamics are suited to achieve the desired objective of frequency synchronization, voltage control and power sharing in the grid-connected and islanded modes. The simulation results demonstrate the effectiveness of the proposed control strategy.

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Coordinated Control of the DFIG Wind Power Generating System Based on Series Grid Side Converter and Passivity-Based Controller Under Unbalanced Grid Voltage Conditions

Cheng

2020

J. Electr. Eng. Technol.

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IDA-PBC controller design for grid connected Front End Converters under non-ideal grid conditions

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Integración de REDs en Redes AC: una Familia de Controladores Basados en Pasividad

Integración de REDs en Redes AC: una Familia de Controladores Basados en Pasividad

Stability analysis and decentralized control of inverter-based ac microgrid

Coordinated Control of the DFIG Wind Power Generating System Based on Series Grid Side Converter and Passivity-Based Controller Under Unbalanced Grid Voltage Conditions

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