Linear Quadratic Regulator Based Smooth Transition Between Microgrid Operation Modes

Abstract

Dual mode operation capability of distributed energy resources in microgrids is an attractive feature that makes these systems a promising solution for improving reliability and economy of the power system. However, the transition between microgrid operation modes (grid-connected and islanding) may lead to a significant deviation in voltage and current because of inconsistency in phase, frequency, and voltage amplitude. To minimize the fluctuations and provide a smooth transition, this paper presents an optimal control framework based on linear quadratic regulator. The framework includes two regulators that separately designed for each transition mode: 1) grid-connected to islanding smooth regulator, and 2) islanding to grid-connected smooth regulator. Optimality based on optimizing solution, smooth transition, ease of implementation due to its simple state feedback form and compatibility with familiar cascade loops are the main advantages of the proposed approach. Experimental results are presented to validate the efficacy of the proposed approach.

Current Feed-forward Based Transfer Scheme for Grid-Tied Inverters Considering Islanding Detection

“…A three-loopbased transfer method with LVRT compatibility is proposed in [13]. A linear quadratic regulator is used during the transfer in [14] and [15] to achieve a bumpless transfer. Passive IDS is used in these cases [10]- [15], which leads to slow detection when load and generation are closely matched.…”

“…A linear quadratic regulator is used during the transfer in [14] and [15] to achieve a bumpless transfer. Passive IDS is used in these cases [10]- [15], which leads to slow detection when load and generation are closely matched. The proposed TCL is co-designed with an active IDS to improve detection and transfer speed.…”

Control en micro-redes con energías renovables basado en restricciones sobre las unidades de generación

“…Para lograr una transici ón suave, se han propuesto en la literatura diferentes algoritmos, conocidos como seamless transfer algorithms, donde se pueden distinguir dos enfoques: por un lado, usar el mismo conjunto de controladores en ambos modos de operaci ón para evitar conmutar la ley de control, y luego agregar modificaciones para compensar las perturbaciones asociadas a los desbalances de potencia [54,55,56]; por otro lado, mantener los típicos lazos de control que tienen una buena respuesta ante desequilibrios de potencia agregando mecanismos adicionales cuyo objetivo es minimizar las perturbaciones que ocurren al conmutar los controladores [57,58,59].…”

“…Aunque esta propuesta muestra un transitorio más amortiguado, requiere me-diciones adicionales. En [58] se propone un algoritmo seamless transfer basado en LQR que permite conmutar entre las leyes de control seguidora de red y formadora de red, reduciendo la discrepancia entre las salidas de los controladores en el instante de la conmutaci ón. Si bien esta propuesta mejora la transici ón incluso si las referencias de ambos controladores son diferentes, la selecci ón de los pesos de la funci ón de costo para garantizar un buen desempe ño no es trivial.…”

“…A diferencia de las estrategias que se pueden encontrar en la literatura el esquema SMRC-BT pro-7.4. Trabajos futuros puesto no requiere mediciones adicionales como en [57], ni comunicaci ón entre los componentes del sistema como en [59], y a diferencia de la propuesta en [58] el esquema propuesto resulta un método simple y directo que requiere un esfuerzo mínimo para sintonizaci ón. El desempe ño de la estrategia propuesta se eval úa en escenarios de aislamiento no intencionales.…”