Inversor Quasi-Z-Source Fotovoltaico Conectado à Rede com Filtro LCL Utilizando Uma Estrutura MRAC-SM Cascata com Modelo Reduzido para Aplicações em Redes Fracas
DOI:
https://doi.org/10.18618/REP.2021.2.0069Keywords:
Conversores Conectados à Rede, Filtro LCLAbstract
Este trabalho propõe a utilização de uma estrutura cascata de controladores adaptativos do tipo entrada-saída por modelo de referência (MRAC) utilizando modelos de ordem reduzida para um inversor quasi-Z-Source, conectado à rede por meio de um filtro LCL. A implementação da estrutura adaptativa por meio de modelos de referência reduzidos possibilita um sistema de controle adaptativo mais simples de ser implementado, com equacionamento matemático reduzido e menor esforço computacional. Para a redução da ordem dos modelos de referência, dinâmicas presentes em frequências mais elevadas da planta não são consideradas para projeto do controlador, possibilitando a implementação de uma estrutura simplificada que não comprometa a estabilidade e o desempenho do sistema. Resultados online em Hardware-In-the-Loop implementados em um DSP TMS320F28335 são apresentados, comparando a estrutura proposta com um controlador MRAC-SM por realimentação de estados sem simplificação de modelos. É mostrado que a estrutura adaptativa desenvolvida se comporta de forma robusta em relação às incertezas, apresenta baixo erro de rastreamento e carga computacional reduzida quando comparada com a estrutura adaptativa sem redução do modelo de referência.
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References
[ 1]R. Vidhya, R. Aarthi, M. A. Kaarthick, B. Karthik,P. Hariprakash, "Design and Implementation of Quasi-Z-Source Inverter for Off-grid Photovoltaic Systems",International Journal of Computer Science and MobileComputing, vol. 4, no. 3, pp. 626-633, Mar. 2015.
[ 2]M. Liserre, F. Blaabjerg, S. Hansen, "Design andcontrol of an LCL-filter-based three-phase activerectifier",IEEE Transactions on Industry Applications,vol. 41, no. 5, pp. 1281-1291, Set. 2005. https://doi.org/10.1109/TIA.2005.853373 DOI: https://doi.org/10.1109/TIA.2005.853373
[ 3]Y. Li, S. Jiang, J. G. Cintron-Rivera, F. Z.Peng, "Modeling and Control of Quasi-Z-SourceInverter for Distributed Generation Applications",IEEE Transactions on Industrial Electronics, vol. 60,no. 4, pp. 1532-1541, Abr. 2013. https://doi.org/10.1109/TIE.2012.2213551 DOI: https://doi.org/10.1109/TIE.2012.2213551
[ 4]Y. Zhou, L. Liu, H. Li, "A high-performancephotovoltaic module-integrated converter (mic) basedon cascaded quasi-z-source inverters (qzsi) usingegan fets",IEEE TRANSACTIONS ON POWER ELECTRONICS, vol. 28, no. 6, pp. 2727-2738, Set.2012. https://doi.org/10.1109/TPEL.2012.2219556 DOI: https://doi.org/10.1109/TPEL.2012.2219556
[ 5]D. Sun, B. Ge, F. Z. Peng, A. R. Haitham, Y. Liu,"A new grid-connected PV system based on cascadedH-bridge quasi-Z source inverter",in 2012 IEEE Int.Symposium on Industrial Electronics, Jul. 2012.
[ 6]A. Urtasun, P. Sanchis, L. Marroyo, H. Zhang, Y. Liu,H. Abu-Rub, L. Ben-Brahim, F. Z. Peng, "Modeling,Adaptive Voltage Control of the DC/DC Boost Stagein PV Converters With Small Input Capacitor",IEEETransactions on Power Electronics, vol. 28, no. 11, pp.5038-5048, Jan. 2013. https://doi.org/10.1109/TPEL.2013.2240702 DOI: https://doi.org/10.1109/TPEL.2013.2240702
[ 7]H. Alenius, R. Luhtala, T. Messo, T. Roinila,"Autonomous reactive power support for smartphotovoltaic inverter based on real-time grid-impedance measurements of a weak grid",ElectricPower Systems Research, vol. 182, p. 106207, Mai.2020. https://doi.org/10.1016/j.epsr.2020.106207 DOI: https://doi.org/10.1016/j.epsr.2020.106207
[ 8]R. A. Guisso, T. Vargas, M. L. S. Martins, H. L.Hey, "Sistema de Controle Multi-Malhas para inversormulti-n ́ıveis quasi-Z-Source com uma ́unica fonte deentrada",Revista Eletrˆonica de Potˆencia, vol. 24, no. 2,pp. 165-176, Jun. 2019. https://doi.org/10.18618/REP.2019.2.0049 DOI: https://doi.org/10.18618/REP.2019.2.0049
[ 9]U. K. Shinde, S. G. Kadwane, S. P. Gawande,M. J. B. Reddy, D. K. Mohanta, "Sliding ModeControl of Single-Phase Grid-Connected Quasi-Z-Source Inverter",IEEE Access, vol. 5, pp. 10232 -10240, Mai. 2017. https://doi.org/10.1109/ACCESS.2017.2708720 DOI: https://doi.org/10.1109/ACCESS.2017.2708720
[ 10]C. H. Thelukuntla, V. Mummadi, "Adaptive tuningalgorithm for single-phase Z-source inverters",IETPower Electronics, vol. 10, no. 3, pp. 302 - 312, Fev.2017. https://doi.org/10.1049/iet-pel.2015.0129 DOI: https://doi.org/10.1049/iet-pel.2015.0129
[ 11]R. V. Tambara, L. G. Scherer, H. A. Grundling, "Adiscrete-time MRAC-SM applied to grid connectedconverters with LCL-filter",in 2018 IEEE 19thWorkshop on Control and Modeling for PowerElectronics (COMPEL), Jun. 2018. https://doi.org/10.1109/COMPEL.2018.8460061 DOI: https://doi.org/10.1109/COMPEL.2018.8460061
[ 12]K. J. Astrom, B. Wittenmark,Adaptive control, 2nded., Addison-Wesley, 1995.
[ 13]P. Ioannou, J. Sun,Stable and Robust AdaptiveControl, 1st ed., Prentice-Hall, 1995.
[ 14]R. V. Tambara, J. R. Massing, H. Pinheiro, H. A.Grundling, "A digital RMRAC controller based on amodified RLS algorithm applied to the control of theoutput currents of an LCL-filter connected to the grid",in 15th European Conference on Power Electronicsand Applications (EPE), Set. 2013. https://doi.org/10.1109/EPE.2013.6634360 DOI: https://doi.org/10.1109/EPE.2013.6634360
[ 15]J. R. Massing, M. Stefanello, H. A. Grundling,H. Pinheiro, "Adaptive Current Control for Grid-Connected Converters with LCL Filter",IEEETransactions On Industrial Electronics, vol. 59, no. 12,pp. 4681-4693, Nov. 2011. https://doi.org/10.1109/TIE.2011.2177610 DOI: https://doi.org/10.1109/TIE.2011.2177610
[ 16]P. J. D. O. Evald, R. V. Tambara, H. A. Gr ̈undling,"A Direct Discrete-Time Reduced Order Robust ModelReference Adaptive Control for Grid-tied PowerConverters with LCL Filter",Revista Eletrˆonica dePotˆencia, vol. 25, no. 3, pp. 361-372, Set. 2020. https://doi.org/10.18618/REP.2020.3.0039 DOI: https://doi.org/10.18618/REP.2020.3.0039
[ 17]J. C. Giacomini,Desenvolvimento De Um InversorFotovoltaico Trif ́asico N ̃ao Isolado Conectado'A RedeEl ́etrica, Master's thesis, Universidade Federal deSanta Maria, RS, Brasil, Mar. 2015.
[ 18]P. Ioannou, K. Tsakalis, "A robust discrete-timeadaptive controller",in 25th IEEE Conference onDecision and Control, Dez. 1986. https://doi.org/10.1109/CDC.1986.267486 DOI: https://doi.org/10.1109/CDC.1986.267486
[ 19]A. Msaddek, A. Gaalou, F. M'sahli, "Comparativestudy of higher order sliding mode controllers",in 15thInt. Conf. on Sciences and Techniques of AutomaticControl and Computer Eng. (STA), Dez. 2014. https://doi.org/10.1109/STA.2014.7086681 DOI: https://doi.org/10.1109/STA.2014.7086681
[ 20]R. Bojoi, F. Profumo, G. Griva, "Advanced researchand education in electrical drives by using digitalreal-time hardware-in-the-loop simulation",in Proc.of Power Electronics and Motion Control Conf. andExposition (PEMC), Set. 2002.
[ 21]R. Cardoso, R. F. Camargo, H. Pinheiro, H. A.Grundling, "Kalman filter based synchronisationmethods",IET Generation, Transmission andDistribution, vol. 2, no. 4, pp. 542-555, Ago. 2008. https://doi.org/10.1049/iet-gtd:20070281 DOI: https://doi.org/10.1049/iet-gtd:20070281
[ 22]D. Sun, B. Ge, X. Yan, D. Bi, H. Zhang, Y. Liu,H. Abu-Rub, L. Ben-Brahim, F. Z. Peng, "Modeling,Impedance Design, and Efficiency Analysis of Quasi-Z Source Module in Cascaded Multilevel PhotovoltaicPower System",IEEE Transactions on IndustrialElectronics, vol. 61, no. 11, Fev. 2014 https://doi.org/10.1109/TIE.2014.2304913 DOI: https://doi.org/10.1109/TIE.2014.2304913
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