Moderní metody přenosu výkonu v soustavách s akumulací elektrické energie

Lukáš Odlevák

Disertační práce

Modern Methods of Power Transmission in Systems with Electrical Energy Accumulation

Anotace:

Disertační práce se zabývá výkonovými systémy v soustavách s obnovitelnými zdroji a akumulátory elektrické energie. Práce nejprve uvádí dostupné výkonové systémy s akumulátory, měniče pro obnovitelné zdroje a různé technologie pro akumulaci elektrické energie. Poté je představena navrhovaná výkonová konfigurace, jejíž součástí je paralelně-připojený střídač (PCI) a sériově-připojený střídač (SCI). Hlavním úkolem SCI je dynamicky podporovat PCI, a tím zajistit požadované napětí na zátěži. Pozornost je věnována moderním metodám vhodným pro řízení SCI. Metoda vektorového řízení a softwarový fázový závěs je zvolena a dále podrobněji diskutována. Tato řídicí strategie je následně ověřena v simulačním prostředí MATLAB/Simulink. Dva prototypy výkonových měničů jsou řízeny signálovými kontroléry TMS320F28335 a jsou provozovány v síťovém nebo v ostrovním režimu při různých zátěžích. V ostrovním režimu PCI generuje základní průběh napětí a SCI přispívá tak, aby byla zachována žádaná hodnota napětí na zátěži. Experimentální výsledky prokazují správnou funkčnost celého systému.

Abstract:

This Ph.D. thesis deals with the power devices for grid-connected systems with renewable resources and electrical energy accumulators. The thesis first presents available power devices with energy storage systems, converters for renewable resources, and different energy storage technologies. Thereafter, the proposed power configuration is introduced together with the location of a parallel-connected inverter (PCI) and a series-connected inverter (SCI) in this system. The main task of the SCI is to dynamically support the PCI and to keep the load voltage at required level. The focus is given to an investigation of modern control methods suitable for the SCI. A vector control strategy with a software phase-locked loop is selected and analyzed. The verification of the proposed control strategy is given by simulation in MATLAB/Simulink. Two prototypes of power converters are based on TMS320F28335 digital signal controllers, and are operated in grid mode or in island mode with different loads. In island mode, the PCI generates the basic voltage waveform and the SCI increases or decreases the injected voltage according to the reference load voltage. The experimental results demonstrate the correct system functionality.

Klíčová slova

Zdroj nepřerušitelného napájení, dynamický obnovovač napětí, akumulace energie, výkonový měnič, sériově-připojený střídač, paralelně-připojený střídač, síťový režim, ostrovní režim, vektorové řízení, softwarový fázový závěs, digitální signálový kontrolér.

Keywords

Uninterruptible Power Supply, Dynamic Voltage Restorer, Energy Storage, Power Converter, Series-Connected Inverter, Parallel-Connected Inverter, Grid Mode, Island Mode, Vector Control, Software Phase-Locked Loop, Digital Signal Controller.

Jazyk práce: čeština

Datum vytvoření / odevzdání či podání práce: 1. 10. 2013

Obhajoba závěrečné práce

• Obhajoba proběhla 16. 12. 2013
• Vedoucí: Petr Chlebiš
• Oponent: Pavel Brandštetter, Branislav Dobrucký, Vladimír Damec

VŠB - Technická univerzita Ostrava

Fakulta elektrotechniky a informatiky

Doktorský studijní program / obor:
Elektrotechnika / Elektrické stroje, přístroje a pohony