Skip to main content
SUPERVISOR
Farid Sheikholeslam,Hamid Reza Karshenas
فرید شیخ الاسلام (استاد مشاور) حمیدرضا کارشناس (استاد راهنما)
 
STUDENT
Hadi Saghafi Isfahani
هادی ثقفی اصفهانی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1383

TITLE

Analysis and Implementation of Grid-Connected dc/ac Voltage Source Converters with L and LCL Filters
The use of Distributed Generation (DG) or Distributed Resources (DR) is rapidly increasing in modern distribution networks. Many types of these resources generate electrical energy in the form of a dc voltage source. Consequently, they need a dc/ac converter for energy transfer from the dc source to the utility grid. For this purpose, voltage source converters are usually used to connect the dc source to the utility grid, and this task is normally done via a simple L filter. However, higher order filters, like LCL filters, can provide better harmonic attenuation and reduce the filter size at the same time. This thesis is concerned with the modeling and control of grid connected voltage converters. Open-loop and closed-loop state space models of these converters are derived in synchronous reference frame. The dynamic performance of a system with L filter and with conventional PI controllers is shown. Independent active and reactive power control is described. Basic design criteria in designing LCL filters are addressed. Various mathematical expressions and plots are given for design in this respect. Open-loop and closed-loop state space modeling of LCL filter in synchronous reference frame shows that system dynamic response with conventional controllers is not desirable. In order to improve system stability and dynamic response, state feedback along with output feedback is used and performance of such system is demonstrated through modeling and simulation. Application on observer for reducing the number of sensors is demonstrated. Phase locked loop as a nonavoidable part of these systems is explained. A method for improving PLL performance in unbalance environments is proposed. Grid connected converter with L filter is implemented using a DSP. The validity of theoretical analysis and simulations is shown by comparison with experimental results.
در دنیای امروز استفاده از منابع تولید پراکنده یا منابع گسترده در شبکه‌های توزیع به سرعت در حال افزایش می‌باشد. انرژی اکثر این منابع به شکل dc بوده و یا بهتر است ابتدا به فرم dc درآید. بنابراین جهت انتقال توان اکتیو و راکتیو تولیدی توسط این منابع به شبکه نیاز به یک مبدل dc/ac می‌باشد. برای این منظور عموماً از مبدلهای استاتیکی نوع ولتاژ که ازطریق فیلتر L به شبکه متصل می‌گردند استفاده می‌شود. ازطرف دیگر استفاده از فیلترهای مرتبه بالاتر شبیه فیلتر LCL می‌تواند حجم کمتر و درعین حال تضعیف هارمونیکی بهتری فراهم نماید. در این پایان‌نامه مبانی مدلسازی و کنترل مبدلهای ولتاژ متصل به شبکه مورد توجه قرار می‌گیرد. مدل فضای حالت این مبدلها در مختصات سنکرون در حالتهای حلقه‌باز و حلقه‌بسته بدست می‌آید. با مدلسازی و شبیه‌سازی زمانی، کارایی کنترل‌کننده‌های متعارف در کنترل مبدلی با فیلتر L بررسی می‌گردد. جهت مدلسازی و کنترل از مختصات سنکرون با شرایط خاصی به منظور مستقل نمودن کنترل توان اکتیو و راکتیو انتقالی به شبکه استفاده می‌شود. سپس فیلتر LCL معرفی شده و معیارهای طراحی آن با درنظر گرفتن حجم فیلتر، ریپل جریان و فرکانس رزونانس بیان گشته و روابط و منحنیهای متعددی جهت طراحی ارائه می‌گردد. نتیجه طراحی فیلتر LCL با فیلتر L مشابه از طریق شبیه‌سازی زمانی مقایسه می‌شود. همچنین مدلسازی فضای حالت در مختصات سنکرون در حالتهای حلقه‌باز و حلقه‌بسته و شبیه‌سازی حوزه زمان برای فیلتر LCL نیز انجام شده و نشان داده می‌شود که پاسخ سیستم با کنترل‌کننده‌های متعارف مطلوب نیست. جهت بهبود پاسخ دینامیکی و پایداری سیستم، فیدبک حالت مناسب به‌اضافه فیدبک خروجی طراحی و کارایی آن ازطریق مدلسازی و شبیه‌سازی نشان داده می‌شود. به منظور پرهیز از اندازه‌گیری اضافی در فیدبک حالت، از تخمینگر حالت استفاده می‌گردد. جهت سنکرون کردن ولتاژ خروجی مبدل با شبکه، حلقه قفل فاز به عنوان جزء لاینفک این مبدلها معرفی شده و جهت بهبود کارایی آن در محیطهای نامتعادل، روشی پیشنهاد و کارایی آن از طریق شبیه‌سازی و پیاده‌سازی عملی بررسی می‌گردد. همچنین سیستم دارای فیلتر L توسط یک پردازنده DSP از نوع TMS320F2812 پیاده‌سازی شده و نتایج عملی به همراه نتایج شبیه‌سازی سیستم عملی ارائه و مقایسه می‌گردد.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی