This paper proposes residential hybrid distribution system that can supply AC power and DC power to AC load and DC load at the same time. This hybrid distribution system consists of three parts: bidirectional inverter, step-up converter and step-down converter. Also that is used to supply voltage to home application is classified of AC load and DC load as load characteristics. The performance of proposed hybrid distribution system is validated through the hardware implementation and the experimental results.
Direct current(DC) systems have recently attracted attention due to the increase in DC loads and distributed generations, such as renewable energy sources. Among these technologies, there has been much research into DC distribution systems or DC microgrids. Within this body of research, the main topics have been about optimum control and operation methods in terms of improving power efficiency. When DC systems are controlled and operated using power electronic devices such as converters, it is necessary to design and analyze them by considering the power electronics sections. For this reason, we propose a scalable DC system analysis algorithm, which considers various system configurations depending on the operating mode and location of the converter. The algorithm consists of power flow fault current calculations, and the results of the algorithm can be used for designing DC systems. The algorithm is implemented using MATLAB with defined input and output data. The verification of the algorithm is mainly performed using ETAP software, and the accuracy of the algorithm analysis can be confirmed through the results.
Akter, Md. Parvez;Mekhilef, Saad;Tan, Nadia Mei Lin;Akagi, Hirofumi
Journal of Electrical Engineering and Technology
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제10권1호
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pp.165-175
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2015
Energy storage system has been widely applied in power distribution sectors as well as in renewable energy sources to ensure uninterruptible power supply. This paper presents a model predictive algorithm to control a bidirectional AC-DC converter, which is used in an energy storage system for power transferring between the three-phase AC voltage supply and energy storage devices. This model predictive control (MPC) algorithm utilizes the discrete behavior of the converter and predicts the future variables of the system by defining cost functions for all possible switching states. Subsequently, the switching state that corresponds to the minimum cost function is selected for the next sampling period for firing the switches of the AC-DC converter. The proposed model predictive control scheme of the AC-DC converter allows bidirectional power flow with instantaneous mode change capability and fast dynamic response. The performance of the MPC controlled bidirectional AC-DC converter is simulated with MATLAB/Simulink(R) and further verified with 3.0kW experimental prototypes. Both the simulation and experimental results show that, the AC-DC converter is operated with unity power factor, acceptable THD (3.3% during rectifier mode and 3.5% during inverter mode) level of AC current and very low DC voltage ripple. Moreover, an efficiency comparison is performed between the proposed MPC and conventional VOC-based PWM controller of the bidirectional AC-DC converter which ensures the effectiveness of MPC controller.
This paper presents the development and testing of a power conditioning system(PCS) for application to a 100kW Molten Carbonate Fuel Cell(MCFC) generation system. The MCFC generation system is a part of a four year government funded research project that began in 2001. This paper presents the results of various tests and performance verification of the 100kW PCS using a DC power system that simulates the DC output of the MCFC fuel cell. Performance of the DC/DC, DC/AC converters were verified, and basic control functions such as grid connection, protection and characteristics of each components were tested. The tests were performed under light load and rated load conditions to verify the operation efficiency, power quality effects, and stability of the PCS.
본 논문에서는 모듈형 계통연계 태양광 PCS (photovoltaic power conditioning system)를 제안하였다. 능동-클램프 회로와 듀얼 직렬-공진 정류 회로를 이용하여 높은 입출력 전압 비를 효과적으로 구현하고 효율을 높인 승압형 DC-DC 컨버터를 제안하였다. 최대 전력점 추종 특성을 개선한 IncCond (incremental conductance) 방식의 MPPT (maximum power point tracking) 알고리즘을 사용하였다. 이 때 DC 전류 센서를 사용하지 않고 태양전지 모듈 (PV module)의 전류를 예측한다. 선형화 기법을 사용한 출력 전류 제어기로 인버터를 제어하여 단위 역률을 실현하였다. 모든 알고리즘과 제어기를 하나의 마이크로컨트롤러로 구현하고 제안된 DC-DC 컨버터와 제어기의 우수성을 실험을 통해 검증하였다.
This paper presents a novel maximum power point tracking for a photovoltaic power (PV) system with a direct control plan. Maximum power point tracking (MPPT) must usually be integrated with photovoltaic (PV) power systems so that the photovoltaic arrays are able to deliver maximum available power. The maximum available power is tracked using specialized algorithms such as Perturb and Observe (P&O) and incremental Conductance (indCond) methods. The proposed method has the direct control of the MPPT algorithm to change the duty cycle of a dc-dc converter. The main difference of the proposed system to existing MPPT systems includes elimination of the proportional-integral control loop and investigation of the effect of simplifying the control circuit. The proposed method thus has not only faster dynamic performance but also high tracking accuracy. Without a conventional controller, this method can control the dc-dc converter. A simulation model and the direct control of MPPT algorithm for the PV power system are developed by Matlab/Simulink, SimPowerSystems and Matlab/Stateflow.
In this paper, it is proposed to constant power control of solar power system. The solar power system has disadvantage that low power density and variable power output. Proposed strategy is controled by DC/DC converter using phase shift PWM and I-PD type control applying type 1 digital system. The validity of proposed control strategy is verified from simulations results using PSIM.
In the conventional dc-dc converter, a pair of additional diode and the adjacent passive component capacitor/inductor can be added to the circuit with an X-shape connection, which generates a family of new topologies. The novel circuits, also called diode-assisted dc-dc converter, enhance the voltage boost/buck capability and have a great potential for high step-up/step-down power conversions. This paper mainly investigates and compares conventional dc-dc converter and diode-assisted dc-dc converter in wide range power conversion from the aspects of silicon devices, passive components requirements, electro-magnetic interference (EMI) and efficiency. Then, a comprehensive comparison example of a high step-up power conversion system was carried out. The two kinds of boost dc-dc converters operate under the same operation conditions. Mathematical analysis and experiment results verify that diode-assisted dc-dc converters are very promising for simultaneous high efficiency and high step-up/step-down power conversion in distributed power supply systems.
This paper describes the overvoltage through lightning surge analysis on underground system in DC combined distribution systems. It is considered that operating micro grid including distributed generation with smart grid can make possibility of composing new distribution system different from existing one. However, there are many papers about low voltage DC distribution in grids or buildings but not many about replacement or distributing 22.9kV AC distribution system to DC system. Among many research need for DC system development, overvoltage is studied in this paper. Overvoltage is simulated on DC cable when lightning strikes to overhead grounding wire which is installed at the nearest location from power cable section. Analysis as well as modeling is performed in EMTP/ATPDraw. It is evaluated that analysis results can be used to design of DC underground distribution power cable system.
A controller to mitigate the destabilizing effect of constant power load (CPL) is proposed for a DC/DC buck-boost converter. The load profile has been considered to be predominantly of CPL type. The negative incremental resistance of the CPL tends to destabilize the feeder system, which may be an input filter or another DC/DC converter. The proposed sliding mode controller aims to ensure system stability under the dominance of CPL. The effectiveness of the controller has been validated through real-time simulation studies and experiments under various operating conditions. The controller has been demonstrated to be robust with respect to variations in supply voltage and load and capable of mitigating instabilities induced by CPL. Furthermore, the controller has been validated using all possible load profiles, which may arise in modern-day DC-distributed power systems.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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