CERCETĂRI PRIVIND CREȘTEREA PERFORMANȚELOR SURSELOR REGENERABILE DE ENERGIE [306942]

CERCETĂRI PRIVIND CREȘTEREA PERFORMANȚELOR SURSELOR REGENERABILE DE ENERGIE

Referatul 2

[anonimizat]. Petru LIVINȚI

Doctorand: [anonimizat]. Alexandru DUȘA

Galați

Anul 2020

Listă figuri

Figura 1.1. Funcționarea convertorului în prima etapă 12

Figura 1.2. Funcționarea convertorului în etapa doi 13

Figura 1.3. Funcționarea convertorului în etapa trei 13

Figura 2.1. Sursa de alimentare 15

Figura 2.2. Rețeaua electrică 15

Figura 2.3. Sarcina neliniară 16

Figura 2.4. Filtrul pasiv de conectare 16

Figura 2.5. Punte IGBT cu 2 nivele 17

Figura 2.6. Punte IGBT cu 3 nivele 17

Figura 2.7. Extragerea semnalului de referință cu ajutorul buclei PLL 18

Figura 2.8. Controlerul PI 18

Figura 2.9. Obținerea semnalului PWM pentru puntea IGBT cu 2 nivele 19

Figura 2.10. Obținerea semnalului PWM pentru puntea IGBT cu 3 nivele 19

Figura 2.11. Convertor ridicător de tensiune în Matlab/Simulink 19

Figura 2.12. Algoritmul de comandă P&O 20

Figura 2.13. Implementarea algoritmului P&O în Matlab/Simulink 21

Figura 3.1. Schema bloc a sistemului unificat 22

Figura 3.2. Forma de undă a tensiunii sursei 23

Figura 3.3. Analiza FFT a tensiunii sursei 23

Figura 3.4. Forma de undă a curentului sarcinii neliniare 23

Figura 3.5. Analiza FFT a curentului sarcinii neliniare 23

Figura 4.1. Comanda controlului indirect în Matlab/Simulink 24

Figura 4.2. Rezultate CI, 2 nivele, Ir=1000 W/m2, faza 1: a)tensiune sursă, b) curent sursă, c) curent FAP+PV, d) curent sarcină 25

Figura 4.3. Rezultate CI, 2 nivele, Ir=1000 W/m2, nivelul armonic al tensiunii sursei pe faza 1 25

Figura 4.4. Rezultate CI, 2 nivele, Ir=1000 W/m2, nivelul armonic al curentului sursei pe faza 1 25

Figura 4.5.Rezultate CI, 3 nivele, Ir=1000 W/m2, faza 1: a)tensiune sursă, b) curent sursă, c) curent FAP+PV, d) curent sarcină 26

Figura 4.6. Rezultate CI, 3 nivele, Ir=1000 W/m2, nivelul armonic al tensiunii sursei pe faza 1 26

Figura 4.7. Rezultate CI, 3 nivele, Ir=1000 W/m2, nivelul armonic al curentului sursei pe faza 1 27

Figura 4.8. Rezultate CI, 2 nivele, Ir=250 W/m2, faza 1: a)tensiune sursă, b) curent sursă, c) curent FAP+PV, d) curent sarcină 28

Figura 4.9. Rezultate CI, 2 nivele, Ir=250 W/m2, nivelul armonic al tensiunii sursei pe faza 1 28

Figura 4.10. Rezultate CI, 2 nivele, Ir=250 W/m2, nivelul armonic al curentului sursei pe faza 1 28

Figura 4.11. Rezultate CI, 3 nivele, Ir=250 W/m2, faza 1: a)tensiune sursă, b) curent sursă, c) curent FAP+PV, d) curent sarcină 29

Figura 4.12. Rezultate CI, 3 nivele, Ir=250 W/m2, nivelul armonic al tensiunii sursei pe faza 1 29

Figura 4.13. Rezultate CI, 3 nivele, Ir=250 W/m2, nivelul armonic al curentului sursei pe faza 1 30

Figura 5.1. Comanda algoritmului sincron în Matlab/Simulink 31

Figura 5.2. Rezultate dq, 2 nivele, Ir=1000 W/m2, faza 1: a)tensiune sursă, b) curent sursă, c) curent FAP+PV, d) curent sarcină 32

Figura 5.3. Rezultate dq, 2 nivele, Ir=1000 W/m2, nivelul armonic al tensiunii sursei pe faza 1 32

Figura 5.4. Rezultate dq, 2 nivele, Ir=1000 W/m2, nivelul armonic al curentului sursei pe faza 1 32

Figura 5.5. Rezultate dq, 3 nivele, Ir=1000 W/m2, faza 1: a)tensiune sursă, b) curent sursă, c) curent FAP+PV, d) curent sarcină 33

Figura 5.6. Rezultate dq, 3 nivele, Ir=1000 W/m2, nivelul armonic al tensiunii sursei pe faza 1 33

Figura 5.7. Rezultate dq, 3 nivele, Ir=1000 W/m2, nivelul armonic al curentului sursei pe faza 1 34

Figura 5.8. Rezultate dq, 2 nivele, Ir=250 W/m2, faza 1: a)tensiune sursă, b) curent sursă, c) curent FAP+PV, d) curent sarcină 35

Figura 5.9. Rezultate dq, 2 nivele, Ir=250 W/m2, nivelul armonic al tensiunii sursei pe faza 1 35

Figura 5.10. Rezultate dq, 2 nivele, Ir=250 W/m2, nivelul armonic al curentului sursei pe faza 1 35

Figura 5.11. Rezultate dq, 3 nivele, Ir=250 W/m2, faza 1: a)tensiune sursă, b) curent sursă, c) curent FAP+PV, d) curent sarcină 36

Figura 5.12. Rezultate dq, 3 nivele, Ir=250 W/m2, nivelul armonic al tensiunii sursei pe faza 1 37

Figura 5.13. Rezultate dq, 3 nivele, Ir=250 W/m2, nivelul armonic al curentului sursei pe faza 1 37

Figura 6.1. Comanda Filtru oprește bandă în Matlab/Simulink 38

Figura 6.2. Rezultate FOB, 2 nivele, Ir=1000 W/m2, faza 1: a)tensiune sursă, b) curent sursă, c) curent FAP+PV, d) curent sarcină 39

Figura 6.3. Rezultate FOB, 2 nivele, Ir=1000 W/m2, nivelul armonic al tensiunii sursei pe faza 1 39

Figura 6.4. Rezultate FOB, 2 nivele, Ir=1000 W/m2, nivelul armonic al curentului sursei pe faza 1 39

Figura 6.5. Rezultate FOB, 3 nivele, Ir=1000 W/m2, faza 1: a)tensiune sursă, b) curent sursă, c) curent FAP+PV, d) curent sarcină 40

Figura 6.6. Rezultate FOB, 3 nivele, Ir=1000 W/m2, nivelul armonic al tensiunii sursei pe faza 1 41

Figura 6.7. Rezultate FOB, 3 nivele, Ir=1000 W/m2, nivelul armonic al curentului sursei pe faza 1 41

Figura 6.8. Rezultate FOB, 2 nivele, Ir=250 W/m2, faza 1: a)tensiune sursă, b) curent sursă, c) curent FAP+PV, d) curent sarcină 42

Figura 6.9. Rezultate FOB, 2 nivele, Ir=250 W/m2, nivelul armonic al tensiunii sursei pe faza 1 42

Figura 6.10. Rezultate FOB, 2 nivele, Ir=250 W/m2, nivelul armonic al curentului sursei pe faza 1 42

Figura 6.11. Rezultate FOB, 3 nivele, Ir=250 W/m2, faza 1: a)tensiune sursă, b) curent sursă, c) curent FAP+PV, d) curent sarcină 43

Figura 6.12. Rezultate FOB, 3 nivele, Ir=250 W/m2, nivelul armonic al tensiunii sursei pe faza 1 44

Figura 6.13. Rezultate FOB, 3 nivele, Ir=250 W/m2, nivelul armonic al curentului sursei pe faza 1 44

Figura 7.1. Comanda Filtru trece jos în Matlab/Simulink 45

Figura 7.2. Rezultate FTJ, 2 nivele, Ir=1000 W/m2, faza 1: a)tensiune sursă, b) curent sursă, c) curent FAP+PV, d) curent sarcină 46

Figura 7.3. Rezultate FTJ, 2 nivele, Ir=1000 W/m2, nivelul armonic al tensiunii sursei pe faza 1 46

Figura 7.4. Rezultate FTJ, 2 nivele, Ir=1000 W/m2, nivelul armonic al curentului sursei pe faza 1 46

Figura 7.5. Rezultate FTJ, 3 nivele, Ir=1000 W/m2, faza 1: a)tensiune sursă, b) curent sursă, c) curent FAP+PV, d) curent sarcină 47

Figura 7.6. Rezultate FTJ, 3 nivele, Ir=1000 W/m2, nivelul armonic al tensiunii sursei pe faza 1 48

Figura 7.7. Rezultate FTJ, 3 nivele, Ir=1000 W/m2, nivelul armonic al curentului sursei pe faza 1 48

Figura 7.8. Rezultate FTJ, 2 nivele, Ir=250 W/m2, faza 1: a)tensiune sursă, b) curent sursă, c) curent FAP+PV, d) curent sarcină 49

Figura 7.9. Rezultate FTJ, 2 nivele, Ir=250 W/m2, nivelul armonic al tensiunii sursei pe faza 1 49

Figura 7.10. Rezultate FTJ, 2 nivele, Ir=250 W/m2, nivelul armonic al curentului sursei pe faza 1 49

Figura 7.11. Rezultate FTJ, 3 nivele, Ir=250 W/m2, faza 1: a)tensiune sursă, b) curent sursă, c) curent FAP+PV, d) curent sarcină 50

Figura 7.12. Rezultate FTJ, 3 nivele, Ir=250 W/m2, nivelul armonic al tensiunii sursei pe faza 1 51

Figura 7.13. Rezultate FTJ, 3 nivele, Ir=250 W/m2, nivelul armonic al curentului sursei pe faza 1 51

Figura 8.1. Comanda Maximului în Matlab/Simulink 52

Figura 8.2. Rezultate MAX, 2 nivele, Ir=1000 W/m2, faza 1: a)tensiune sursă, b) curent sursă, c) curent FAP+PV, d) curent sarcină 53

Figura 8.3. Rezultate MAX, 2 nivele, Ir=1000 W/m2, nivelul armonic al tensiunii sursei pe faza 1 53

Figura 8.4. Rezultate MAX, 2 nivele, Ir=1000 W/m2, nivelul armonic al curentului sursei pe faza 1 53

Figura 8.5. Rezultate MAX, 3 nivele, Ir=1000 W/m2, faza 1: a)tensiune sursă, b) curent sursă, c) curent FAP+PV, d) curent sarcină 54

Figura 8.6. Rezultate MAX, 3 nivele, Ir=1000 W/m2, nivelul armonic al tensiunii sursei pe faza 1 55

Figura 8.7. Rezultate MAX, 3 nivele, Ir=1000 W/m2, nivelul armonic al curentului sursei pe faza 1 55

Figura 8.8. Rezultate MAX, 2 nivele, Ir=250 W/m2, faza 1: a)tensiune sursă, b) curent sursă, c) curent FAP+PV, d) curent sarcină 56

Figura 8.9. Rezultate MAX, 2 nivele, Ir=250 W/m2, nivelul armonic al tensiunii sursei pe faza 1 56

Figura 8.10. Rezultate MAX, 2 nivele, Ir=250 W/m2, nivelul armonic al curentului sursei pe faza 1 56

Figura 8.11. Rezultate MAX, 3 nivele, Ir=250 W/m2, faza 1: a)tensiune sursă, b) curent sursă, c) curent FAP+PV, d) curent sarcină 57

Figura 8.12. Rezultate MAX, 3 nivele, Ir=250 W/m2, nivelul armonic al tensiunii sursei pe faza 1 58

Figura 8.13. Rezultate MAX, 3 nivele, Ir=250 W/m2, nivelul armonic al curentului sursei pe faza 1 58

Figura 9.1. Comanda puterii instantanee în Matlab/Simulink 59

Figura 9.2. Rezultate pq, 2 nivele, Ir=1000 W/m2, faza 1: a)tensiune sursă, b) curent sursă, c) curent FAP+PV, d) curent sarcină 60

Figura 9.3. Rezultate pq, 2 nivele, Ir=1000 W/m2, nivelul armonic al tensiunii sursei pe faza 1 60

Figura 9.4. Rezultate pq, 2 nivele, Ir=1000 W/m2, nivelul armonic al curentului sursei pe faza 1 60

Figura 9.5. Rezultate pq, 3 nivele, Ir=1000 W/m2, faza 1: a)tensiune sursă, b) curent sursă, c) curent FAP+PV, d) curent sarcină 61

Figura 9.6. Rezultate pq, 3 nivele, Ir=1000 W/m2, nivelul armonic al tensiunii sursei pe faza 1 61

Figura 9.7. Rezultate pq, 3 nivele, Ir=1000 W/m2, nivelul armonic al curentului sursei pe faza 1 62

Figura 9.8. Rezultate pq, 2 nivele, Ir=250 W/m2, faza 1: a)tensiune sursă, b) curent sursă, c) curent FAP+PV, d) curent sarcină 63

Figura 9.9. Rezultate pq, 2 nivele, Ir=250 W/m2, nivelul armonic al tensiunii sursei pe faza 1 63

Figura 9.10. Rezultate pq, 2 nivele, Ir=250 W/m2, nivelul armonic al curentului sursei pe faza 1 63

Figura 9.11. Rezultate pq, 3 nivele, Ir=250 W/m2, faza 1: a)tensiune sursă, b) curent sursă, c) curent FAP+PV, d) curent sarcină 64

Figura 9.12. Rezultate pq, 3 nivele, Ir=250 W/m2, nivelul armonic al tensiunii sursei pe faza 1 64

Figura 9.13. Rezultate pq, 3 nivele, Ir=250 W/m2, nivelul armonic al curentului sursei pe faza 1 65

Figura 10.1. Comanda secvenței pozitive în Matlab/Simulink 67

Figura 10.2. Rezultate MSP, 2 nivele, Ir=1000 W/m2, faza 1: a)tensiune sursă, b) curent sursă, c) curent FAP+PV, d) curent sarcină 68

Figura 10.3. Rezultate MSP, 2 nivele, Ir=1000 W/m2, nivelul armonic al tensiunii sursei pe faza 1 68

Figura 10.4. Rezultate MSP, 2 nivele, Ir=1000 W/m2, nivelul armonic al curentului sursei pe faza 1 68

Figura 10.5. Rezultate MSP, 3 nivele, Ir=1000 W/m2, faza 1: a)tensiune sursă, b) curent sursă, c) curent FAP+PV, d) curent sarcină 69

Figura 10.6. Rezultate MSP, 3 nivele, Ir=1000 W/m2, nivelul armonic al tensiunii sursei pe faza 1 70

Figura 10.7. Rezultate MSP, 3 nivele, Ir=1000 W/m2, nivelul armonic al curentului sursei pe faza 1 70

Figura 10.8. Rezultate MSP, 2 nivele, Ir=250 W/m2, faza 1: a)tensiune sursă, b) curent sursă, c) curent FAP+PV, d) curent sarcină 71

Figura 10.9. Rezultate MSP,2 nivele, Ir=250 W/m2, nivelul armonic al tensiunii sursei pe faza 1 71

Figura 10.10. Rezultate MSP, 2 nivele, Ir=250 W/m2, nivelul armonic al curentului sursei pe faza 1 71

Figura 10.11. Rezultate MSP, 3 nivele, Ir=250 W/m2, faza 1: a)tensiune sursă, b) curent sursă, c) curent FAP+PV, d) curent sarcină 72

Figura 10.12. Rezultate MSP,3 nivele, Ir=250 W/m2, nivelul armonic al tensiunii sursei pe faza 1 72

Figura 10.13. Rezultate MSP, 3 nivele, Ir=250 W/m2, nivelul armonic al curentului sursei pe faza 1 73

Figura 11.1.Compararea rezultatelor a THDU pentru Ir=1000 W/m2 74

Figura 11.2. Compararea rezultatelor a THDI pentru Ir=1000 W/m2 74

Figura 11.3. Compararea rezultatelor a THDU pentru Ir=1000 W/m2 75

Figura 11.4. Compararea rezultatelor a THDI pentru Ir=1000 W/m2 76

Listă tabele

Tabelul 2.1. Matricea de stare 19

Tabelul 2.2. Caracteristicile tehnice a panourilor fotovoltaice 20

Tabelul 11.1. Comparare rezultate, IGBT 2 nivele, Ir = 1000 W/m2 67

Tabelul 11.2. Comparare rezultate, IGBT 3 nivele, Ir = 1000 W/m2 67

Tabelul 11.3. Comparare rezultate, IGBT 2 nivele, Ir = 250 W/m2 68

Tabelul 11.4. Comparare rezultate, IGBT 3 nivele, Ir = 250 W/m2 68

Determinarea valorilor

Dimensionarea rețelei electrice

Puterea de scurtcircuit a rețelei electrice a fost impusă la valoarea 25 kVA.

Știind formula de calcul pentru determinarea puterii de scurtcircuit putem determina impedanța rețelei:

unde:

UL – valoarea efectivă a tensiunii de linie

Z – impedanța rețelei

Filtru activ de putere paralel

Determinarea tensiunii pe partea de curent continuu

Nivelul tensiunii pe partea de curent continuu trebuie astfel impus ca să asigure un curent de bună funcționare. Pentru un filtru activ trifazat, nivelul tensiunii trebuie să fie mai mare decât voalarea de vârf al tensiunii de fază al sistemului electric utilizat .

unde: UF – valoarea efectivă a tensiunii de fază

Dimensionarea inductivității

Dimensionarea inductivității pentru conectarea cu rețeaua a fost explicat în lucrarea , unde filtru activ trebuie să compenseze curentul absorbit de sarcină. Așadar, inductivitatea se alege între valorile minime și maxime din relațiile de calcul (1.2) și (1.3).

unde:

Ucc – tensiunea de curent continuu;

Ts – perioada de comutație;

Δimax – pierderea maximă permisă a curentului re referință impus

f – frecvența tensiunii

I*a – valoarea efectivă a curentului de referință

Dimensionarea capacității

Pentru dimensionarea capacității a filtrului activ ținând cont de necesarul de energie s-a utilizat relația de calcul (1.4) prezentată în lucrarea .

Sc – capacitatea de compensare

T – perioada ciclului de comandă pentru menținerea condensatorului încărcat

Ucc – tensiune de curent continuu

λ – abaterea tensiunii continuu

ΔUccmax – tensiunea maximă admisă

Convertor ridicător de tensiune

Principiul de funcționare

Convertorul ridicător de tensiune permite convertirea tensiunii cc de intrare într-o tensiune cc de ieșire cu un nivel mai mare. În timp ce tensiunea de ieșire a convertorului crește curentul scade, ceea ce face ca puterea de ieșire a convertorului să fie egală cu puterea de intrare, păstrând relația P = U·I.

Mai jos sunt prezentați 3 (trei) pași care caracterizează funcționalitatea convertorului ridicător de tensiune.

În prima etapă când întrerupătorul este închis, curentul de la sursă Vin circulă prin inductanța L, întrerupător și se închide la sursă, conform Figura 1.1. Curentul circulă prin întrerupător deoarece cealaltă cale are o rezistență mult mai mare. În timpul acestui proces curentul prin inductor crește, crescând și energia înmagazinată în inductanță.

Figura 1.1. Funcționarea convertorului în prima etapă

În cea de-a doua etapă, când întrerupătorul este deschis, curentul din inductanță circulă prin diodă D către capacitate C și rezistență R închinându-se la sursă (Figura 1.2). Deci, energia înmagazinată în inductor este descărcată pe rezistență (sarcină) și condensator C prin diodă D, așadar tensiunea de ieșire este egală cu tensiunea de intrare Vin plus tensiunea generată de inductanța L prin înmagazinarea energiei. Drept rezultat tensiunea de ieșire este mai mare decât tensiunea de intrare.

Figura 1.2. Funcționarea convertorului în etapa doi

În etapa trei, când întrerupătorul este închis se repetă același principiu din prima etapă doar că în acest caz capacitatea C este încărcată și permite alimentarea rezistenței R iar dioda D nu permite circulația energiei în sens invers (Figura 1.3). Capacitatea C are un rol important în momentul când întrerupătorul este închis, alimentând sarcina și menținând tensiunea de ieșire constantă.

Figura 1.3. Funcționarea convertorului în etapa trei

Dimensionarea convertorului ridicător de tensiune

Pentru o dimensionare convertizorului ridicător de tensiune s-au utilizat relațiile de calcul prezentate mai jos , .

Determinarea puterii de intrare Pin:

unde: Vin – tensiune de intrare;

Iin – curentul de intrare.

Se presupune că eficiența convertorului va fi cel puțin η = 95 %, cu ecuația (1.2) putem calcula puterea de ieșire Pout.

Curentul de ieșire Iout se calculează:

unde: Vout – tensiunea de ieșire

Determinarea rezistenței R care simulează sarcina se determină cu ecuația (1.4), ea permite determinarea parametrilor convertorului ridicător de tensiune.

Ciclul de funcționare D depinde de tensiunea de intrare și ieșire, ecuația (1.5).

Timpul T unei perioade:

unde: f – frecvența de comutare

Timpul tranzitoriu ton:

Determinarea bobinei L.

Curentul mediu prin bobină iL se calculează cu ecuația (1.8).

Pierdere de curent prin bobină ΔiL trebuie să fie cel mult 10 %.

Bobina se calculează cu ecuația (1.10). Iar valoarea obținută a bobinei pentru a face față cerințelor trebui să fie mai mare de aproximativ 20 %.

Determinarea condensatorului C.

Pierderile de tensiune ΔVc trebuie să fie mai mici de 1 %.

Valoarea condensatorului C se determină cu ecuația (1.12).

Realizarea modelului Matlab/Simulink

Modelarea rețelei electrice

În Figura 2.1 se prezintă sursa de alimentare, fiind compusă din 3 (trei) surse de tensiune monofazate, fixat pentru tensiunea de vârf la valoarea de V. Însumarea cu 28 V se realizează datorită căderilor de tensiune pe rețeaua electrică.

Figura 2.1. Sursa de alimentare

În Figura 2.2 se prezintă rețeaua de alimentare cu o putere de scurtcircuit Ssc = 25 kVA, pentru determinarea impedanței rețelei electrice se folosește relația de calcul (1.1). Modelarea rețelei electrice în Matlab/Simulink se realizează cu ajutorul unei rezistențe R=6,4 Ω și inductivități L=5·10-4 H, care permite limitarea puterii la valoarea impusă.

Figura 2.2. Rețeaua electrică

Modelarea sarcinii neliniare

Pentru efectuarea simulărilor s-a construit o sarcină electrică neliniară formată dintr-un redresor necomandat care alimentează o rezistență R=97 Ω, prezentată în Figura 2.3. Puterea activă consumată de sarcina neliniară este in jur de P=3 kW.

Figura 2.3. Sarcina neliniară

Filtru activ de putere paralel

Filtru pasiv de conectare

În Figura 2.4 se prezintă filtrul pasiv de conectare la rețeaua electrică a filtrului activ de putere. Dimensionarea inductivității pentru conectare s-a realizat cu relațiile de calcul (1.3) și (1.4), de unde s-a ales valoarea inductivității de L=5,5·10-3 H.

Figura 2.4. Filtrul pasiv de conectare

Componenta de putere a filtrului activ de putere

Puntea de putere a filtrului activ de putere este prezentată în Figura 2.5 și Figura 2.6. Fiind construite pe o structură de 3 (trei) brațe, folosindu-se componente de putere de tip Insulated-Gate Bipolar Transistor (IGBT). În Figura 2.5 este prezentată puntea de IGBT cu 2 nivele și capacitatea C, valoarea căreia a fost determinată cu relația (1.5), C=2·10-3 F. În Figura 2.6 este prezentată puntea de IGBT cu 3 nivele și cele două capacități cu valorile C1=2·10-3 F și C2=2·10-3 F, determinate cu relația (1.5).

Figura 2.5. Punte IGBT cu 2 nivele

Figura 2.6. Punte IGBT cu 3 nivele

Determinarea referinței sinusoidale

Pentru controlul filtrului activ de putere este necesar de semnalele de referință de formă sinusoidală, în fază cu tensiunea rețelei electrice. Rezultatele filtrului activ de putere depind de performanțele acestor semnale de referință. Pentru determinarea semnalelor de referință s-a implementat Phase Locked Loop (PLL), care permite sincronizarea unui semnal oscilator de ieșire cu un semnal de referință (Figura 2.7) .

Figura 2.7. Extragerea semnalului de referință cu ajutorul buclei PLL

Controlerul Proporțional – Integral (PI)

Pentru menținerea tensiunii impuse pe capacitatea în partea de curent continuu sa utilizat controlerul PI prin a doua metodă a lui Ziegler și Nicols în buclă închisă. Determinarea parametrilor se realizează cu următoarele relații de calcul :

Unde: Kcu – creșterea supremă

Ti – perioada finală pe care o poate găsi utilizatorul

În Figura 2.8 este prezentat controlerul PI care permite încărcarea și menținerea tensiunii impuse la bornele condensatorului. Valorile calculate cu ajutorul relațiilor de calcul (2.1) și (2.2) sunt: Kp = 1, Ki = 20.

Figura 2.8. Controlerul PI

Obținerea impulsurilor de comandă

Obținerea pulsurilor de comandă pentru puntea de IGBT cu 2 nivele s-a utilizat un purtător de semnal triunghiular cu frecvența impusă la 30 kHz. Astfel, se compară eroarea dintre semnalul de referință și unda triunghiulară iar eroarea trece într-un comutator cu limitele 0 și 1. Semnalul obținut este negat pentru comanda celuilalt IGBT de pe aceeași latură (Figura 2.9).

Figura 2.9. Obținerea semnalului PWM pentru puntea IGBT cu 2 nivele

Obținerea pulsurilor de comandă, pentru puntea de IGBT cu 3 nivele s-a realizat prin compararea semnalului de referință cu 2 semnale triunghiulare purtătoare cu frecvența impusă la 30 kHz (Figura 2.10) și o matrice de stare (Tabelul 2.1) .

Figura 2.10. Obținerea semnalului PWM pentru puntea IGBT cu 3 nivele

Tabelul 2.1. Matricea de stare

Convertor ridicător de tensiune

În Figura 2.11 este prezentat convertorul ridicător de tensiune realizat în Matlab/Simulink, determinarea inductivității L și capacității C s-au calculat cu ajutorul relațiilor de calcul (1.16) și (1.18) rezultând: L=45·10-4 H și C=2,65·10-5 F.

Figura 2.11. Convertor ridicător de tensiune în Matlab/Simulink

Alimentarea convertorului ridicător de tensiune se face cu ajutorul panourilor fotovoltaice de modelul LG365Q1C-A5, cu următoarele caracteristici prezentate în Tabelul 2.2.

Tabelul 2.2. Caracteristicile tehnice a panourilor fotovoltaice

În Figura 2.12 se prezintă algoritmul de comandă Perturbă și Observă (P&O), care permite regulatorului urmărirea punctului maxim de putere (MPPT) și extragerea puterii maxime.

Figura 2.12. Algoritmul de comandă P&O

În Figura 2.13 este prezentat implementarea algoritmului de comandă P&O în Matlab/Simulink, frecvența de comutație fsw a IGBT-uli este realizată cu ajutorului unui purtător de semnal triunghiular cu frecvența impusă de 25 kHz.

Figura 2.13. Implementarea algoritmului P&O în Matlab/Simulink

Rezultate simulării

În continuare sunt prezentate rezultatele simulărilor a sistemului unificat, care presupune interconectarea panourilor fotovoltaice la rețea prin intermediul filtrului activ de putere paralel. Schema bloc a sistemului unificat este prezentată în Figura 3.1.

Figura 3.1. Schema bloc a sistemului unificat

La realizarea simulărilor s-a ținut cont de următoarele aspecte:

Arhitectura punții IGBT;

Metoda de comandă a filtrului activ de putere;

Nivelul de iradiație solară.

Așadar, în continuare sunt prezentate rezultatele simulărilor realizate în Matlab/Simulink. La realizarea simulărilor pentru fiecare studiu separat, valorile componentelor pasive pentru sistemul unificat au fost identice, modificându-se doar arhitectura punții IGBT, nivelul iradiației solare asupra panourilor fotovoltaice și metoda de comandă a filtrului activ de putere.

Obiectivul acestor simulări este de a observa comportamentul sistemului unificat în momentul injectării energiei regenerabile, atenuarea armonicilor și compensarea puterii reactive în anumite condiții.

Rețea – sarcină electrică fără sistemul unificat

Pentru a scoate în evidență rezultatele obținute în urma conectării sistemului unificat la rețeaua electrică, sunt prezentate formele de undă a tensiunii și curentului, cât și analiza FFT pentru vizualizarea nivelului armonic înaintea conexiunii. Forma de undă a tensiunii sursei (Figura 3.2) și forma de undă a curentului absorbit de sarcina neliniară (Figura 3.4) sunt prezentate mai jos, unde putem observa că alimentarea de la rețea unei sarcinii neliniare conduce la distorsionarea semnalului sinusoidal al tensiunii de la rețea. Nivelul armonic al semnalelor de undă a tensiunii și curent sunt deduse în urma unei analiza FFT. Nivelul armonic al tensiunii THDU = 3,43 % (Figura 3.3), respectiv, nivelul armonic al curentului THDI = 28,01 % (Figura 3.5).

Figura 3.2. Forma de undă a tensiunii sursei

Figura 3.3. Analiza FFT a tensiunii sursei

Figura 3.4. Forma de undă a curentului sarcinii neliniare

Figura 3.5. Analiza FFT a curentului sarcinii neliniare

Controlul Indirect (CI)

În acest capitol sunt prezentate rezultatele obținute în urma simulării a interconectării energiei regenerabile produse de panourile fotovoltaice prin intermediul filtrului activ de putere paralel, construind un sistem unificat. Controlul filtrului activ de putere se realizează prin metoda Controlului Indirect (CI)prezentată în referatul anterior, iar extragerea puterii maxime din panourile fotovoltaice se realizează cu ajutorul convertorului ridicător de tensiune comandat prin algoritmul Perturbă și Observă prezentat în Capitolul 2. Implementarea algoritmului de comandă a FAP este prezentat în Figura 4.1.

Figura 4.1. Comanda controlului indirect în Matlab/Simulink

Iradiația solară Ir = 1000 W/m2

În acest caz s-a propus impunerea iradiației solare la nivelul Ir = 1000 W/m2 pentru producerea maximă a puterii generate de panourile fotovoltaice. Așadar, puterea generată de panourile fotovoltaice în acest caz este mai mare decât consumul sarcinii neliniare. Deci, sistemul unificat permite alimentarea sarcinii neliniare iar excesul de putere este injectat în rețeaua electrică. În continuare sunt prezentate rezultatele obținute în urma simulării pentru arhitectura punții IGBT cu 2 nivele și respectiv 3 nivele.

Puntea IGBT cu 2 nivele

În Figura 4.2 sunt prezentate formele de undă a tensiunii și curentului în urma conectării sistemului unificat la rețeaua electrică. Putem observa forma de undă a curentului generat de sistemul unificat (Figura 4.2, c) care este în opoziție cu tensiunea (Figura 4.2, a) și permite alimentarea sarcinii neliniare (Figura 4.2, d) cât și atenuarea armonicilor iar excesul de putere este injectat în rețeaua electrică (Figura 4.2, b).

În urma conectării sistemului unificat și realizarea analizei FFT pentru tensiune și curent am obținut următoarele valori:

Nivelul armonic pe tensiune (Figura 4.3) THDU = 5,70 %

Nivelul armonic pe curent (Figura 4.4) THDI = 6,53 %

Figura 4.2. Rezultate CI, 2 nivele, Ir=1000 W/m2, faza 1: a)tensiune sursă, b) curent sursă, c) curent FAP+PV, d) curent sarcină

Figura 4.3. Rezultate CI, 2 nivele, Ir=1000 W/m2, nivelul armonic al tensiunii sursei pe faza 1

Figura 4.4. Rezultate CI, 2 nivele, Ir=1000 W/m2, nivelul armonic al curentului sursei pe faza 1

Puntea IGBT cu 3 nivele

În Figura 4.5 sunt prezentate formele de undă a tensiunii și curentului în urma conectării sistemului unificat la rețeaua electrică. Putem observa forma de undă a curentului generat de sistemul unificat (Figura 4.5, c) care este în opoziție cu tensiunea (Figura 4.5, a) și permite alimentarea sarcinii neliniare (Figura 4.5, d) cât și atenuarea armonicilor iar excesul de putere este injectat în rețeaua electrică (Figura 4.5, b).

În urma conectării sistemului unificat și realizarea analizei FFT pentru tensiune și curent am obținut următoarele valori:

Nivelul armonic pe tensiune (Figura 4.6) THDU = 3,24 %

Nivelul armonic pe curent (Figura 4.7) THDI = 2,48 %

Figura 4.5.Rezultate CI, 3 nivele, Ir=1000 W/m2, faza 1: a)tensiune sursă, b) curent sursă, c) curent FAP+PV, d) curent sarcină

Figura 4.6. Rezultate CI, 3 nivele, Ir=1000 W/m2, nivelul armonic al tensiunii sursei pe faza 1

Figura 4.7. Rezultate CI, 3 nivele, Ir=1000 W/m2, nivelul armonic al curentului sursei pe faza 1

Iradiația solară Ir = 250 W/m2

În acest caz s-a propus impunerea iradiației solare la nivelul Ir = 250 W/m2 pentru a produce o puterea mai mică decât consumul sarcinii neliniare iar diferența de putere este asigurată din rețeaua electrică. Deci, sistemul unificat permite alimentarea sarcinii neliniare parțial iar lipsa de putere este asigurată de rețeaua electrică. În continuare sunt prezentate rezultatele obținute în urma simulării pentru arhitectura punții IGBT cu 2 nivele și respectiv 3 nivele.

Puntea IGBT cu 2 nivele

În Figura 4.8 sunt prezentate formele de undă a tensiunii și curentului în urma conectării sistemului unificat la rețeaua electrică. Putem observa forma de undă a curentului generat de sistemul unificat (Figura 4.8, c) care este în opoziție cu tensiunea (Figura 4.8, a) și permite alimentarea parțială a sarcinii neliniare (Figura 4.8, d) cât și atenuarea armonicilor iar lipsa puterii este asigurată de rețeaua electrică (Figura 4.8, b).

În urma conectării sistemului unificat și realizarea analizei FFT pentru tensiune și curent am obținut următoarele valori:

Nivelul armonic pe tensiune (Figura 4.9) THDU = 5,72 %

Nivelul armonic pe curent (Figura 4.10) THDI = 14,50 %

Figura 4.8. Rezultate CI, 2 nivele, Ir=250 W/m2, faza 1: a)tensiune sursă, b) curent sursă, c) curent FAP+PV, d) curent sarcină

Figura 4.9. Rezultate CI, 2 nivele, Ir=250 W/m2, nivelul armonic al tensiunii sursei pe faza 1

Figura 4.10. Rezultate CI, 2 nivele, Ir=250 W/m2, nivelul armonic al curentului sursei pe faza 1

Puntea IGBT cu 3 nivele

În Figura 4.11 sunt prezentate formele de undă a tensiunii și curentului în urma conectării sistemului unificat la rețeaua electrică. Putem observa forma de undă a curentului generat de sistemul unificat (Figura 4.11, c) care este în opoziție cu tensiunea (Figura 4.11, a) și permite alimentarea parțială a sarcinii neliniare (Figura 4.11, d) cât și atenuarea armonicilor iar lipsa puterii este asigurată de rețeaua electrică (Figura 4.11, b).

În urma conectării sistemului unificat și realizarea analizei FFT pentru tensiune și curent am obținut următoarele valori:

Nivelul armonic pe tensiune (Figura 4.12) THDU = 3,24 %

Nivelul armonic pe curent (Figura 4.13) THDI = 5,34 %

Figura 4.11. Rezultate CI, 3 nivele, Ir=250 W/m2, faza 1: a)tensiune sursă, b) curent sursă, c) curent FAP+PV, d) curent sarcină

Figura 4.12. Rezultate CI, 3 nivele, Ir=250 W/m2, nivelul armonic al tensiunii sursei pe faza 1

Figura 4.13. Rezultate CI, 3 nivele, Ir=250 W/m2, nivelul armonic al curentului sursei pe faza 1

Metoda de comandă algoritmul sincron (dq)

În acest capitol sunt prezentate rezultatele obținute în urma simulării a interconectării energiei regenerabile produse de panourile fotovoltaice prin intermediul filtrului activ de putere paralel, construind un sistem unificat. Controlul filtrului activ de putere se realizează prin metoda Algoritmului Sincron (dq) prezentată în referatul anterior, iar extragerea puterii maxime din panourile fotovoltaice se realizează cu ajutorul convertorului ridicător de tensiune comandat prin algoritmul Perturbă și Observă prezentat în Capitolul 2. Implementarea algoritmului de comandă a FAP este prezentat în Figura 5.1.

Figura 5.1. Comanda algoritmului sincron în Matlab/Simulink

Iradiația solară Ir = 1000 W/m2

În acest caz s-a propus impunerea iradiației solare la nivelul Ir = 1000 W/m2 pentru producerea maximă a puterii generate de panourile fotovoltaice. Așadar, puterea generată de panourile fotovoltaice în acest caz este mai mare decât consumul sarcinii neliniare. Deci, sistemul unificat permite alimentarea sarcinii neliniare iar excesul de putere este injectat în rețeaua electrică. În continuare sunt prezentate rezultatele obținute în urma simulării pentru arhitectura punții IGBT cu 2 nivele și respectiv 3 nivele.

Puntea IGBT cu 2 nivele

În Figura 5.2 sunt prezentate formele de undă a tensiunii și curentului în urma conectării sistemului unificat la rețeaua electrică. Putem observa forma de undă a curentului generat de sistemul unificat (Figura 5.2, c) care este în opoziție cu tensiunea (Figura 5.2, a) și permite alimentarea sarcinii neliniare (Figura 5.2, d) cât și atenuarea armonicilor iar excesul de putere este injectat în rețeaua electrică (Figura 5.2, b).

În urma conectării sistemului unificat și realizarea analizei FFT pentru tensiune și curent am obținut următoarele valori:

Nivelul armonic pe tensiune (Figura 5.3) THDU = 5,70 %

Nivelul armonic pe curent (Figura 5.4) THDI = 6,62 %

Figura 5.2. Rezultate dq, 2 nivele, Ir=1000 W/m2, faza 1: a)tensiune sursă, b) curent sursă, c) curent FAP+PV, d) curent sarcină

Figura 5.3. Rezultate dq, 2 nivele, Ir=1000 W/m2, nivelul armonic al tensiunii sursei pe faza 1

Figura 5.4. Rezultate dq, 2 nivele, Ir=1000 W/m2, nivelul armonic al curentului sursei pe faza 1

Puntea IGBT cu 3 nivele

În Figura 5.5 sunt prezentate formele de undă a tensiunii și curentului în urma conectării sistemului unificat la rețeaua electrică. Putem observa forma de undă a curentului generat de sistemul unificat (Figura 5.5, c) care este în opoziție cu tensiunea (Figura 5.5, a) și permite alimentarea sarcinii neliniare (Figura 5.5, d) cât și atenuarea armonicilor iar excesul de putere este injectat în rețeaua electrică (Figura 5.5, b).

În urma conectării sistemului unificat și realizarea analizei FFT pentru tensiune și curent am obținut următoarele valori:

Nivelul armonic pe tensiune (Figura 5.6) THDU = 3,25 %

Nivelul armonic pe curent (Figura 5.7) THDI = 2,55 %

Figura 5.5. Rezultate dq, 3 nivele, Ir=1000 W/m2, faza 1: a)tensiune sursă, b) curent sursă, c) curent FAP+PV, d) curent sarcină

Figura 5.6. Rezultate dq, 3 nivele, Ir=1000 W/m2, nivelul armonic al tensiunii sursei pe faza 1

Figura 5.7. Rezultate dq, 3 nivele, Ir=1000 W/m2, nivelul armonic al curentului sursei pe faza 1

Iradiația solară Ir = 250 W/m2

În acest caz s-a propus impunerea iradiației solare la nivelul Ir = 250 W/m2 pentru a produce o puterea mai mică decât consumul sarcinii neliniare iar diferența de putere este asigurată din rețeaua electrică. Deci, sistemul unificat permite alimentarea sarcinii neliniare parțial iar lipsa de putere este asigurată de rețeaua electrică. În continuare sunt prezentate rezultatele obținute în urma simulării pentru arhitectura punții IGBT cu 2 nivele și respectiv 3 nivele.

Puntea IGBT cu 2 nivele

În Figura 5.8 sunt prezentate formele de undă a tensiunii și curentului în urma conectării sistemului unificat la rețeaua electrică. Putem observa forma de undă a curentului generat de sistemul unificat (Figura 5.8, c) care este în opoziție cu tensiunea (Figura 5.8, a) și permite alimentarea parțială a sarcinii neliniare (Figura 5.8, d) cât și atenuarea armonicilor iar lipsa puterii este asigurată de rețeaua electrică (Figura 5.8, b).

În urma conectării sistemului unificat și realizarea analizei FFT pentru tensiune și curent am obținut următoarele valori:

Nivelul armonic pe tensiune (Figura 5.9) THDU = 5,72 %

Nivelul armonic pe curent (Figura 5.10) THDI = 14,75 %

Figura 5.8. Rezultate dq, 2 nivele, Ir=250 W/m2, faza 1: a)tensiune sursă, b) curent sursă, c) curent FAP+PV, d) curent sarcină

Figura 5.9. Rezultate dq, 2 nivele, Ir=250 W/m2, nivelul armonic al tensiunii sursei pe faza 1

Figura 5.10. Rezultate dq, 2 nivele, Ir=250 W/m2, nivelul armonic al curentului sursei pe faza 1

Puntea IGBT cu 3 nivele

În Figura 5.11 sunt prezentate formele de undă a tensiunii și curentului în urma conectării sistemului unificat la rețeaua electrică. Putem observa forma de undă a curentului generat de sistemul unificat (Figura 5.11, c) care este în opoziție cu tensiunea (Figura 5.11, a) și permite alimentarea parțială a sarcinii neliniare (Figura 5.11, d) cât și atenuarea armonicilor iar lipsa puterii este asigurată de rețeaua electrică (Figura 5.11, b).

În urma conectării sistemului unificat și realizarea analizei FFT pentru tensiune și curent am obținut următoarele valori:

Nivelul armonic pe tensiune (Figura 5.12) THDU = 3,22 %

Nivelul armonic pe curent (Figura 5.13) THDI = 5,29 %

Figura 5.11. Rezultate dq, 3 nivele, Ir=250 W/m2, faza 1: a)tensiune sursă, b) curent sursă, c) curent FAP+PV, d) curent sarcină

Figura 5.12. Rezultate dq, 3 nivele, Ir=250 W/m2, nivelul armonic al tensiunii sursei pe faza 1

Figura 5.13. Rezultate dq, 3 nivele, Ir=250 W/m2, nivelul armonic al curentului sursei pe faza 1

Metoda separării componentei poluante – Filtru oprește bandă (FOB)

În acest capitol sunt prezentate rezultatele obținute în urma simulării a interconectării energiei regenerabile produse de panourile fotovoltaice prin intermediul filtrului activ de putere paralel, construind un sistem unificat. Controlul filtrului activ de putere se realizează prin metoda separării componentei poluante – Filtru oprește bandă (FOB) prezentată în referatul anterior, iar extragerea puterii maxime din panourile fotovoltaice se realizează cu ajutorul convertorului ridicător de tensiune comandat prin algoritmul Perturbă și Observă prezentat în Capitolul 2. Implementarea algoritmului de comandă a FAP este prezentat în Figura 6.1.

Figura 6.1. Comanda Filtru oprește bandă în Matlab/Simulink

Iradiația solară Ir = 1000 W/m2

În acest caz s-a propus impunerea iradiației solare la nivelul Ir = 1000 W/m2 pentru producerea maximă a puterii generate de panourile fotovoltaice. Așadar, puterea generată de panourile fotovoltaice în acest caz este mai mare decât consumul sarcinii neliniare. Deci, sistemul unificat permite alimentarea sarcinii neliniare iar excesul de putere este injectat în rețeaua electrică. În continuare sunt prezentate rezultatele obținute în urma simulării pentru arhitectura punții IGBT cu 2 nivele și respectiv 3 nivele.

Puntea IGBT cu 2 nivele

În Figura 6.2 sunt prezentate formele de undă a tensiunii și curentului în urma conectării sistemului unificat la rețeaua electrică. Putem observa forma de undă a curentului generat de sistemul unificat (Figura 6.2, c) care este defazat mai puțin de 180° față de tensiunea (Figura 6.2, a). Deci, această metodă chiar dacă permite alimentarea sarcinii neliniare (Figura 6.2, d) cât și atenuarea armonicilor și excesul de putere este injectat în rețeaua electrică (Figura 6.2, b), de menționat faptul că nu permite compensarea puterii reactive, având un defazaj între tensiunea rețelei și intensitatea curentului injectată în rețea.

În urma conectării sistemului unificat și realizarea analizei FFT pentru tensiune și curent am obținut următoarele valori:

Nivelul armonic pe tensiune (Figura 6.3) THDU = 5,69 %

Nivelul armonic pe curent (Figura 6.4) THDI = 6,02 %

Figura 6.2. Rezultate FOB, 2 nivele, Ir=1000 W/m2, faza 1: a)tensiune sursă, b) curent sursă, c) curent FAP+PV, d) curent sarcină

Figura 6.3. Rezultate FOB, 2 nivele, Ir=1000 W/m2, nivelul armonic al tensiunii sursei pe faza 1

Figura 6.4. Rezultate FOB, 2 nivele, Ir=1000 W/m2, nivelul armonic al curentului sursei pe faza 1

Puntea IGBT cu 3 nivele

În Figura 6.5 sunt prezentate formele de undă a tensiunii și curentului în urma conectării sistemului unificat la rețeaua electrică. Putem observa forma de undă a curentului generat de sistemul unificat (Figura 6.5, c) care este defazat mai puțin de 180° față de tensiunea (Figura 6.5, a). Deci, această metodă chiar dacă permite alimentarea sarcinii neliniare (Figura 6.5, d) cât și atenuarea armonicilor și excesul de putere este injectat în rețeaua electrică (Figura 6.5, b), de menționat faptul că nu permite compensarea puterii reactive, având un defazaj între tensiunea rețelei și intensitatea curentului injectată în rețea.

În urma conectării sistemului unificat și realizarea analizei FFT pentru tensiune și curent am obținut următoarele valori:

Nivelul armonic pe tensiune (Figura 6.6) THDU = 3,22 %

Nivelul armonic pe curent (Figura 6.7) THDI = 2,52 %

Figura 6.5. Rezultate FOB, 3 nivele, Ir=1000 W/m2, faza 1: a)tensiune sursă, b) curent sursă, c) curent FAP+PV, d) curent sarcină

Figura 6.6. Rezultate FOB, 3 nivele, Ir=1000 W/m2, nivelul armonic al tensiunii sursei pe faza 1

Figura 6.7. Rezultate FOB, 3 nivele, Ir=1000 W/m2, nivelul armonic al curentului sursei pe faza 1

Iradiația solară Ir = 250 W/m2

În acest caz s-a propus impunerea iradiației solare la nivelul Ir = 250 W/m2 pentru a produce o puterea mai mică decât consumul sarcinii neliniare iar diferența de putere este asigurată din rețeaua electrică. Deci, sistemul unificat permite alimentarea sarcinii neliniare parțial iar lipsa de putere este asigurată de rețeaua electrică. În continuare sunt prezentate rezultatele obținute în urma simulării pentru arhitectura punții IGBT cu 2 nivele și respectiv 3 nivele.

Puntea IGBT cu 2 nivele

În Figura 6.8 sunt prezentate formele de undă a tensiunii și curentului în urma conectării sistemului unificat la rețeaua electrică. Putem observa forma de undă a curentului generat de sistemul unificat (Figura 6.8, c) care este defazat în fața tensiunii (Figura 6.8, a). Deci, această metodă chiar dacă permite alimentarea parțial a sarcinii neliniare (Figura 6.8, d) cât și atenuarea armonicilor iar lipsa de putere este asigurată de rețeaua electrică (Figura 6.8, b), de menționat faptul că nu permite compensarea puterii reactive, având un defazaj între tensiunea rețelei și intensitatea curentului absorbit de la rețea.

În urma conectării sistemului unificat și realizarea analizei FFT pentru tensiune și curent am obținut următoarele valori:

Nivelul armonic pe tensiune (Figura 6.9) THDU = 5,72 %

Nivelul armonic pe curent (Figura 6.10) THDI = 11,12 %

Figura 6.8. Rezultate FOB, 2 nivele, Ir=250 W/m2, faza 1: a)tensiune sursă, b) curent sursă, c) curent FAP+PV, d) curent sarcină

Figura 6.9. Rezultate FOB, 2 nivele, Ir=250 W/m2, nivelul armonic al tensiunii sursei pe faza 1

Figura 6.10. Rezultate FOB, 2 nivele, Ir=250 W/m2, nivelul armonic al curentului sursei pe faza 1

Puntea IGBT cu 3 nivele

În Figura 6.11 sunt prezentate formele de undă a tensiunii și curentului în urma conectării sistemului unificat la rețeaua electrică. Putem observa forma de undă a curentului generat de sistemul unificat (Figura 6.11, c) care este defazat în fața tensiunei (Figura 6.11, a). Deci, această metodă chiar dacă permite alimentarea parțială a sarcinii neliniare (Figura 6.11, d) cât și atenuarea armonicilor iar lipsa de putere este asigurată de electrică (Figura 6.11, b), de menționat faptul că nu permite compensarea puterii reactive, având un defazaj între tensiunea rețelei și intensitatea curentului absorbit de la rețea.

În urma conectării sistemului unificat și realizarea analizei FFT pentru tensiune și curent am obținut următoarele valori:

Nivelul armonic pe tensiune (Figura 6.12) THDU = 3,21 %

Nivelul armonic pe curent (Figura 6.13) THDI = 4,33 %

Figura 6.11. Rezultate FOB, 3 nivele, Ir=250 W/m2, faza 1: a)tensiune sursă, b) curent sursă, c) curent FAP+PV, d) curent sarcină

Figura 6.12. Rezultate FOB, 3 nivele, Ir=250 W/m2, nivelul armonic al tensiunii sursei pe faza 1

Figura 6.13. Rezultate FOB, 3 nivele, Ir=250 W/m2, nivelul armonic al curentului sursei pe faza 1

Metoda separării componentei poluante – Filtru trece jos (FTJ)

În acest capitol sunt prezentate rezultatele obținute în urma simulării a interconectării energiei regenerabile produse de panourile fotovoltaice prin intermediul filtrului activ de putere paralel, construind un sistem unificat. Controlul filtrului activ de putere se realizează prin metoda separării componentei poluante – Filtru trece jos (FTJ) prezentată în referatul anterior, iar extragerea puterii maxime din panourile fotovoltaice se realizează cu ajutorul convertorului ridicător de tensiune comandat prin algoritmul Perturbă și Observă prezentat în Capitolul 2. Implementarea algoritmului de comandă a FAP este prezentat în Figura 7.1.

Figura 7.1. Comanda Filtru trece jos în Matlab/Simulink

Iradiația solară Ir = 1000 W/m2

În acest caz s-a propus impunerea iradiației solare la nivelul Ir = 1000 W/m2 pentru producerea maximă a puterii generate de panourile fotovoltaice. Așadar, puterea generată de panourile fotovoltaice în acest caz este mai mare decât consumul sarcinii neliniare. Deci, sistemul unificat permite alimentarea sarcinii neliniare iar excesul de putere este injectat în rețeaua electrică. În continuare sunt prezentate rezultatele obținute în urma simulării pentru arhitectura punții IGBT cu 2 nivele și respectiv 3 nivele.

Puntea IGBT cu 2 nivele

În Figura 7.2 sunt prezentate formele de undă a tensiunii și curentului în urma conectării sistemului unificat la rețeaua electrică. Putem observa forma de undă a curentului generat de sistemul unificat (Figura 7.2, c) care este defazat mai mult de 180° față de tensiunea (Figura 7.2, a). Deci, această metodă chiar dacă permite alimentarea sarcinii neliniare (Figura 7.2, d) cât și atenuarea armonicilor și excesul de putere este injectat în rețeaua electrică (Figura 7.2, b), de menționat faptul că nu permite compensarea puterii reactive, având un defazaj între tensiunea rețelei și intensitatea curentului injectată în rețea.

În urma conectării sistemului unificat și realizarea analizei FFT pentru tensiune și curent am obținut următoarele valori:

Nivelul armonic pe tensiune (Figura 7.3) THDU = 5,68 %

Nivelul armonic pe curent (Figura 7.4) THDI = 5,98 %

Figura 7.2. Rezultate FTJ, 2 nivele, Ir=1000 W/m2, faza 1: a)tensiune sursă, b) curent sursă, c) curent FAP+PV, d) curent sarcină

Figura 7.3. Rezultate FTJ, 2 nivele, Ir=1000 W/m2, nivelul armonic al tensiunii sursei pe faza 1

Figura 7.4. Rezultate FTJ, 2 nivele, Ir=1000 W/m2, nivelul armonic al curentului sursei pe faza 1

Puntea IGBT cu 3 nivele

În Figura 7.5 sunt prezentate formele de undă a tensiunii și curentului în urma conectării sistemului unificat la rețeaua electrică. Putem observa forma de undă a curentului generat de sistemul unificat (Figura 7.5, c) care este defazat mai mult de 180° față de tensiunea (Figura 7.5, a). Deci, această metodă chiar dacă permite alimentarea sarcinii neliniare (Figura 7.5, d) cât și atenuarea armonicilor și excesul de putere este injectat în rețeaua electrică (Figura 7.5, b), de menționat faptul că nu permite compensarea puterii reactive, având un defazaj între tensiunea rețelei și intensitatea curentului injectată în rețea.

În urma conectării sistemului unificat și realizarea analizei FFT pentru tensiune și curent am obținut următoarele valori:

Nivelul armonic pe tensiune (Figura 7.6) THDU = 3,30 %

Nivelul armonic pe curent (Figura 7.7) THDI = 2,72 %

Figura 7.5. Rezultate FTJ, 3 nivele, Ir=1000 W/m2, faza 1: a)tensiune sursă, b) curent sursă, c) curent FAP+PV, d) curent sarcină

Figura 7.6. Rezultate FTJ, 3 nivele, Ir=1000 W/m2, nivelul armonic al tensiunii sursei pe faza 1

Figura 7.7. Rezultate FTJ, 3 nivele, Ir=1000 W/m2, nivelul armonic al curentului sursei pe faza 1

Iradiația solară Ir = 250 W/m2

În acest caz s-a propus impunerea iradiației solare la nivelul Ir = 250 W/m2 pentru a produce o puterea mai mică decât consumul sarcinii neliniare iar diferența de putere este asigurată din rețeaua electrică. Deci, sistemul unificat permite alimentarea sarcinii neliniare parțial iar lipsa de putere este asigurată de rețeaua electrică. În continuare sunt prezentate rezultatele obținute în urma simulării pentru arhitectura punții IGBT cu 2 nivele și respectiv 3 nivele.

Puntea IGBT cu 2 nivele

În Figura 7.8 sunt prezentate formele de undă a tensiunii și curentului în urma conectării sistemului unificat la rețeaua electrică. Putem observa forma de undă a curentului generat de sistemul unificat (Figura 7.8, c) care este defazat în urmă față de tensiunea (Figura 7.8, a). Deci, această metodă chiar dacă permite alimentarea parțială a sarcinii neliniare (Figura 7.8, d) cât și atenuarea armonicilor iar lipsa de putere este asigurată de rețeaua electrică (Figura 7.8, b), de menționat faptul că nu permite compensarea puterii reactive, având un defazaj între tensiunea rețelei și intensitatea curentului absorbit de la rețea.

În urma conectării sistemului unificat și realizarea analizei FFT pentru tensiune și curent am obținut următoarele valori:

Nivelul armonic pe tensiune (Figura 7.9) THDU = 5,71 %

Nivelul armonic pe curent (Figura 7.10) THDI = 11,28 %

Figura 7.8. Rezultate FTJ, 2 nivele, Ir=250 W/m2, faza 1: a)tensiune sursă, b) curent sursă, c) curent FAP+PV, d) curent sarcină

Figura 7.9. Rezultate FTJ, 2 nivele, Ir=250 W/m2, nivelul armonic al tensiunii sursei pe faza 1

Figura 7.10. Rezultate FTJ, 2 nivele, Ir=250 W/m2, nivelul armonic al curentului sursei pe faza 1

Puntea IGBT cu 3 nivele

În Figura 7.11 sunt prezentate formele de undă a tensiunii și curentului în urma conectării sistemului unificat la rețeaua electrică. Putem observa forma de undă a curentului generat de sistemul unificat (Figura 7.11, c) care este defazat în urmă față de tensiunea (Figura 7.11, a). Deci, această metodă chiar dacă permite alimentarea parțială a sarcinii neliniare (Figura 7.11, d) cât și atenuarea armonicilor iar lipsa de putere este asigurată de rețeaua electrică (Figura 7.11, b), de menționat faptul că nu permite compensarea puterii reactive, având un defazaj între tensiunea rețelei și intensitatea curentului absorbit de la rețea.

În urma conectării sistemului unificat și realizarea analizei FFT pentru tensiune și curent am obținut următoarele valori:

Nivelul armonic pe tensiune (Figura 7.12) THDU = 3,32 %

Nivelul armonic pe curent (Figura 7.13) THDI = 4,85 %

Figura 7.11. Rezultate FTJ, 3 nivele, Ir=250 W/m2, faza 1: a)tensiune sursă, b) curent sursă, c) curent FAP+PV, d) curent sarcină

Figura 7.12. Rezultate FTJ, 3 nivele, Ir=250 W/m2, nivelul armonic al tensiunii sursei pe faza 1

Figura 7.13. Rezultate FTJ, 3 nivele, Ir=250 W/m2, nivelul armonic al curentului sursei pe faza 1

Metoda separării componentei poluante – Principiul maximului (MAX)

În acest capitol sunt prezentate rezultatele obținute în urma simulării a interconectării energiei regenerabile produse de panourile fotovoltaice prin intermediul filtrului activ de putere paralel, construind un sistem unificat. Controlul filtrului activ de putere se realizează prin metoda separării componentei poluante – Principiul maximului (MAX) prezentată în referatul anterior, iar extragerea puterii maxime din panourile fotovoltaice se realizează cu ajutorul convertorului ridicător de tensiune comandat prin algoritmul Perturbă și Observă prezentat în Capitolul 2. Implementarea algoritmului de comandă a FAP este prezentat în Figura 8.1.

Figura 8.1. Comanda Maximului în Matlab/Simulink

Iradiația solară Ir = 1000 W/m2

În acest caz s-a propus impunerea iradiației solare la nivelul Ir = 1000 W/m2 pentru producerea maximă a puterii generate de panourile fotovoltaice. Așadar, puterea generată de panourile fotovoltaice în acest caz este mai mare decât consumul sarcinii neliniare. Deci, sistemul unificat permite alimentarea sarcinii neliniare iar excesul de putere este injectat în rețeaua electrică. În continuare sunt prezentate rezultatele obținute în urma simulării pentru arhitectura punții IGBT cu 2 nivele și respectiv 3 nivele.

Puntea IGBT cu 2 nivele

În Figura 8.2 sunt prezentate formele de undă a tensiunii și curentului în urma conectării sistemului unificat la rețeaua electrică. Putem observa forma de undă a curentului generat de sistemul unificat (Figura 8.2, c) care este în opoziție cu tensiunea (Figura 8.2, a) și permite alimentarea sarcinii neliniare (Figura 8.2, d) cât și atenuarea armonicilor iar excesul de putere este injectat în rețeaua electrică (Figura 8.2, b).

În urma conectării sistemului unificat și realizarea analizei FFT pentru tensiune și curent am obținut următoarele valori:

Nivelul armonic pe tensiune (Figura 8.3) THDU = 5,69 %

Nivelul armonic pe curent (Figura 8.4) THDI = 6,49 %

Figura 8.2. Rezultate MAX, 2 nivele, Ir=1000 W/m2, faza 1: a)tensiune sursă, b) curent sursă, c) curent FAP+PV, d) curent sarcină

Figura 8.3. Rezultate MAX, 2 nivele, Ir=1000 W/m2, nivelul armonic al tensiunii sursei pe faza 1

Figura 8.4. Rezultate MAX, 2 nivele, Ir=1000 W/m2, nivelul armonic al curentului sursei pe faza 1

Puntea IGBT cu 3 nivele

În Figura 8.5 sunt prezentate formele de undă a tensiunii și curentului în urma conectării sistemului unificat la rețeaua electrică. Putem observa forma de undă a curentului generat de sistemul unificat (Figura 8.5, c) care este în opoziție cu tensiunea (Figura 8.5, a) și permite alimentarea sarcinii neliniare (Figura 8.5, d) cât și atenuarea armonicilor iar excesul de putere este injectat în rețeaua electrică (Figura 8.5, b).

În urma conectării sistemului unificat și realizarea analizei FFT pentru tensiune și curent am obținut următoarele valori:

Nivelul armonic pe tensiune (Figura 8.6) THDU = 3,23 %

Nivelul armonic pe curent (Figura 8.7) THDI = 2,47 %

Figura 8.5. Rezultate MAX, 3 nivele, Ir=1000 W/m2, faza 1: a)tensiune sursă, b) curent sursă, c) curent FAP+PV, d) curent sarcină

Figura 8.6. Rezultate MAX, 3 nivele, Ir=1000 W/m2, nivelul armonic al tensiunii sursei pe faza 1

Figura 8.7. Rezultate MAX, 3 nivele, Ir=1000 W/m2, nivelul armonic al curentului sursei pe faza 1

Iradiația solară Ir = 250 W/m2

În acest caz s-a propus impunerea iradiației solare la nivelul Ir = 250 W/m2 pentru a produce o puterea mai mică decât consumul sarcinii neliniare iar diferența de putere este asigurată din rețeaua electrică. Deci, sistemul unificat permite alimentarea sarcinii neliniare parțial iar lipsa de putere este asigurată de rețeaua electrică. În continuare sunt prezentate rezultatele obținute în urma simulării pentru arhitectura punții IGBT cu 2 nivele și respectiv 3 nivele.

Puntea IGBT cu 2 nivele

În Figura 8.8 sunt prezentate formele de undă a tensiunii și curentului în urma conectării sistemului unificat la rețeaua electrică. Putem observa forma de undă a curentului generat de sistemul unificat (Figura 8.8, c) care este în opoziție cu tensiunea (Figura 8.8, a) și permite alimentarea parțială a sarcinii neliniare (Figura 8.8, d) cât și atenuarea armonicilor iar lipsa puterii este asigurată de rețeaua electrică (Figura 8.8, b).

În urma conectării sistemului unificat și realizarea analizei FFT pentru tensiune și curent am obținut următoarele valori:

Nivelul armonic pe tensiune (Figura 8.9) THDU = 5,71 %

Nivelul armonic pe curent (Figura 8.10) THDI = 14,50 %

Figura 8.8. Rezultate MAX, 2 nivele, Ir=250 W/m2, faza 1: a)tensiune sursă, b) curent sursă, c) curent FAP+PV, d) curent sarcină

Figura 8.9. Rezultate MAX, 2 nivele, Ir=250 W/m2, nivelul armonic al tensiunii sursei pe faza 1

Figura 8.10. Rezultate MAX, 2 nivele, Ir=250 W/m2, nivelul armonic al curentului sursei pe faza 1

Puntea IGBT cu 3 nivele

În Figura 8.11 sunt prezentate formele de undă a tensiunii și curentului în urma conectării sistemului unificat la rețeaua electrică. Putem observa forma de undă a curentului generat de sistemul unificat (Figura 8.11, c) care este în opoziție cu tensiunea (Figura 8.11, a) și permite alimentarea parțială a sarcinii neliniare (Figura 8.11, d) cât și atenuarea armonicilor iar lipsa puterii este asigurată de rețeaua electrică (Figura 8.11, b).

În urma conectării sistemului unificat și realizarea analizei FFT pentru tensiune și curent am obținut următoarele valori:

Nivelul armonic pe tensiune (Figura 8.12) THDU = 3,22 %

Nivelul armonic pe curent (Figura 8.13) THDI = 5,33 %

Figura 8.11. Rezultate MAX, 3 nivele, Ir=250 W/m2, faza 1: a)tensiune sursă, b) curent sursă, c) curent FAP+PV, d) curent sarcină

Figura 8.12. Rezultate MAX, 3 nivele, Ir=250 W/m2, nivelul armonic al tensiunii sursei pe faza 1

Figura 8.13. Rezultate MAX, 3 nivele, Ir=250 W/m2, nivelul armonic al curentului sursei pe faza 1

Metoda de comandă puterilor instantanee (pq)

În acest capitol sunt prezentate rezultatele obținute în urma simulării a interconectării energiei regenerabile produse de panourile fotovoltaice prin intermediul filtrului activ de putere paralel, construind un sistem unificat. Controlul filtrului activ de putere se realizează prin metoda de comandă puterilor instantanee (pq) prezentată în referatul anterior, iar extragerea puterii maxime din panourile fotovoltaice se realizează cu ajutorul convertorului ridicător de tensiune comandat prin algoritmul Perturbă și Observă prezentat în Capitolul 2. Implementarea algoritmului de comandă a FAP este prezentat în Figura 9.1.

Figura 9.1. Comanda puterii instantanee în Matlab/Simulink

Iradiația solară Ir = 1000 W/m2

În acest caz s-a propus impunerea iradiației solare la nivelul Ir = 1000 W/m2 pentru producerea maximă a puterii generate de panourile fotovoltaice. Așadar, puterea generată de panourile fotovoltaice în acest caz este mai mare decât consumul sarcinii neliniare. Deci, sistemul unificat permite alimentarea sarcinii neliniare iar excesul de putere este injectat în rețeaua electrică. În continuare sunt prezentate rezultatele obținute în urma simulării pentru arhitectura punții IGBT cu 2 nivele și respectiv 3 nivele.

Puntea IGBT cu 2 nivele

În Figura 9.2 sunt prezentate formele de undă a tensiunii și curentului în urma conectării sistemului unificat la rețeaua electrică. Putem observa forma de undă a curentului generat de sistemul unificat (Figura 9.2, c) care este în opoziție cu tensiunea (Figura 9.2, a) și permite alimentarea sarcinii neliniare (Figura 9.2, d) cât și atenuarea armonicilor iar excesul de putere este injectat în rețeaua electrică (Figura 9.2, b).

În urma conectării sistemului unificat și realizarea analizei FFT pentru tensiune și curent am obținut următoarele valori:

Nivelul armonic pe tensiune (Figura 9.3) THDU = 6,05 %

Nivelul armonic pe curent (Figura 9.4) THDI = 6,46 %

Figura 9.2. Rezultate pq, 2 nivele, Ir=1000 W/m2, faza 1: a)tensiune sursă, b) curent sursă, c) curent FAP+PV, d) curent sarcină

Figura 9.3. Rezultate pq, 2 nivele, Ir=1000 W/m2, nivelul armonic al tensiunii sursei pe faza 1

Figura 9.4. Rezultate pq, 2 nivele, Ir=1000 W/m2, nivelul armonic al curentului sursei pe faza 1

Puntea IGBT cu 3 nivele

În Figura 9.5 sunt prezentate formele de undă a tensiunii și curentului în urma conectării sistemului unificat la rețeaua electrică. Putem observa forma de undă a curentului generat de sistemul unificat (Figura 9.5, c) care este în opoziție cu tensiunea (Figura 9.5, a) și permite alimentarea sarcinii neliniare (Figura 9.5, d) cât și atenuarea armonicilor iar excesul de putere este injectat în rețeaua electrică (Figura 9.5, b).

În urma conectării sistemului unificat și realizarea analizei FFT pentru tensiune și curent am obținut următoarele valori:

Nivelul armonic pe tensiune (Figura 9.6) THDU = 3,63 %

Nivelul armonic pe curent (Figura 9.7) THDI = 3,15 %

Figura 9.5. Rezultate pq, 3 nivele, Ir=1000 W/m2, faza 1: a)tensiune sursă, b) curent sursă, c) curent FAP+PV, d) curent sarcină

Figura 9.6. Rezultate pq, 3 nivele, Ir=1000 W/m2, nivelul armonic al tensiunii sursei pe faza 1

Figura 9.7. Rezultate pq, 3 nivele, Ir=1000 W/m2, nivelul armonic al curentului sursei pe faza 1

Iradiația solară Ir = 250 W/m2

În acest caz s-a propus impunerea iradiației solare la nivelul Ir = 250 W/m2 pentru a produce o puterea mai mică decât consumul sarcinii neliniare iar diferența de putere este asigurată din rețeaua electrică. Deci, sistemul unificat permite alimentarea sarcinii neliniare parțial iar lipsa de putere este asigurată de rețeaua electrică. În continuare sunt prezentate rezultatele obținute în urma simulării pentru arhitectura punții IGBT cu 2 nivele și respectiv 3 nivele.

Puntea IGBT cu 2 nivele

În Figura 9.8 sunt prezentate formele de undă a tensiunii și curentului în urma conectării sistemului unificat la rețeaua electrică. Putem observa forma de undă a curentului generat de sistemul unificat (Figura 9.8, c) care este în opoziție cu tensiunea (Figura 9.8, a) și permite alimentarea parțială a sarcinii neliniare (Figura 9.8, d) cât și atenuarea armonicilor iar lipsa puterii este asigurată de rețeaua electrică (Figura 9.8, b).

În urma conectării sistemului unificat și realizarea analizei FFT pentru tensiune și curent am obținut următoarele valori:

Nivelul armonic pe tensiune (Figura 9.9) THDU = 6,04 %

Nivelul armonic pe curent (Figura 9.10) THDI = 14,57 %

Figura 9.8. Rezultate pq, 2 nivele, Ir=250 W/m2, faza 1: a)tensiune sursă, b) curent sursă, c) curent FAP+PV, d) curent sarcină

Figura 9.9. Rezultate pq, 2 nivele, Ir=250 W/m2, nivelul armonic al tensiunii sursei pe faza 1

Figura 9.10. Rezultate pq, 2 nivele, Ir=250 W/m2, nivelul armonic al curentului sursei pe faza 1

Puntea IGBT cu 3 nivele

În Figura 9.11 sunt prezentate formele de undă a tensiunii și curentului în urma conectării sistemului unificat la rețeaua electrică. Putem observa forma de undă a curentului generat de sistemul unificat (Figura 9.11, c) care este în opoziție cu tensiunea (Figura 9.11, a) și permite alimentarea parțială a sarcinii neliniare (Figura 9.11, d) cât și atenuarea armonicilor iar lipsa puterii este asigurată de rețeaua electrică (Figura 9.11, b).

În urma conectării sistemului unificat și realizarea analizei FFT pentru tensiune și curent am obținut următoarele valori:

Nivelul armonic pe tensiune (Figura 9.12) THDU = 3,44 %

Nivelul armonic pe curent (Figura 9.13) THDI = 5,42 %

Figura 9.11. Rezultate pq, 3 nivele, Ir=250 W/m2, faza 1: a)tensiune sursă, b) curent sursă, c) curent FAP+PV, d) curent sarcină

Figura 9.12. Rezultate pq, 3 nivele, Ir=250 W/m2, nivelul armonic al tensiunii sursei pe faza 1

Figura 9.13. Rezultate pq, 3 nivele, Ir=250 W/m2, nivelul armonic al curentului sursei pe faza 1

Sincronizarea curentului circular cu componenta secvenței pozitive a tensiunii (MSP)

În acest capitol sunt prezentate rezultatele obținute în urma simulării a interconectării energiei regenerabile produse de panourile fotovoltaice prin intermediul filtrului activ de putere paralel, construind un sistem unificat. Controlul filtrului activ de putere se realizează prin metoda sincronizarea curentului circular cu componenta secvenței pozitive a tensiunii (MSP) prezentată în referatul anterior, iar extragerea puterii maxime din panourile fotovoltaice se realizează cu ajutorul convertorului ridicător de tensiune comandat prin algoritmul Perturbă și Observă prezentat în Capitolul 2. Implementarea algoritmului de comandă a FAP este prezentat în Figura 10.1.

Figura 10.1. Comanda secvenței pozitive în Matlab/Simulink

Iradiația solară Ir = 1000 W/m2

În acest caz s-a propus impunerea iradiației solare la nivelul Ir = 1000 W/m2 pentru producerea maximă a puterii generate de panourile fotovoltaice. Așadar, puterea generată de panourile fotovoltaice în acest caz este mai mare decât consumul sarcinii neliniare. Deci, sistemul unificat permite alimentarea sarcinii neliniare iar excesul de putere este injectat în rețeaua electrică. În continuare sunt prezentate rezultatele obținute în urma simulării pentru arhitectura punții IGBT cu 2 nivele și respectiv 3 nivele.

Puntea IGBT cu 2 nivele

În Figura 10.2 sunt prezentate formele de undă a tensiunii și curentului în urma conectării sistemului unificat la rețeaua electrică. Putem observa forma de undă a curentului generat de sistemul unificat (Figura 10.2, c) care este în opoziție cu tensiunea (Figura 10.2, a) și permite alimentarea sarcinii neliniare (Figura 10.2, d) cât și atenuarea armonicilor iar excesul de putere este injectat în rețeaua electrică (Figura 10.2, b).

În urma conectării sistemului unificat și realizarea analizei FFT pentru tensiune și curent am obținut următoarele valori:

Nivelul armonic pe tensiune (Figura 10.3) THDU = 5,70 %

Nivelul armonic pe curent (Figura 10.4) THDI = 6,62 %

Figura 10.2. Rezultate MSP, 2 nivele, Ir=1000 W/m2, faza 1: a)tensiune sursă, b) curent sursă, c) curent FAP+PV, d) curent sarcină

Figura 10.3. Rezultate MSP, 2 nivele, Ir=1000 W/m2, nivelul armonic al tensiunii sursei pe faza 1

Figura 10.4. Rezultate MSP, 2 nivele, Ir=1000 W/m2, nivelul armonic al curentului sursei pe faza 1

Puntea IGBT cu 3 nivele

În Figura 10.5 sunt prezentate formele de undă a tensiunii și curentului în urma conectării sistemului unificat la rețeaua electrică. Putem observa forma de undă a curentului generat de sistemul unificat (Figura 10.5, c) care este în opoziție cu tensiunea (Figura 10.5, a) și permite alimentarea sarcinii neliniare (Figura 10.5, d) cât și atenuarea armonicilor iar excesul de putere este injectat în rețeaua electrică (Figura 10.5, b).

În urma conectării sistemului unificat și realizarea analizei FFT pentru tensiune și curent am obținut următoarele valori:

Nivelul armonic pe tensiune (Figura 10.6) THDU = 3,24 %

Nivelul armonic pe curent (Figura 10.7) THDI = 2,53 %

Figura 10.5. Rezultate MSP, 3 nivele, Ir=1000 W/m2, faza 1: a)tensiune sursă, b) curent sursă, c) curent FAP+PV, d) curent sarcină

Figura 10.6. Rezultate MSP, 3 nivele, Ir=1000 W/m2, nivelul armonic al tensiunii sursei pe faza 1

Figura 10.7. Rezultate MSP, 3 nivele, Ir=1000 W/m2, nivelul armonic al curentului sursei pe faza 1

Iradiația solară Ir = 250 W/m2

În acest caz s-a propus impunerea iradiației solare la nivelul Ir = 250 W/m2 pentru a produce o puterea mai mică decât consumul sarcinii neliniare iar diferența de putere este asigurată din rețeaua electrică. Deci, sistemul unificat permite alimentarea sarcinii neliniare parțial iar lipsa de putere este asigurată de rețeaua electrică. În continuare sunt prezentate rezultatele obținute în urma simulării pentru arhitectura punții IGBT cu 2 nivele și respectiv 3 nivele.

Puntea IGBT cu 2 nivele

În Figura 10.8 sunt prezentate formele de undă a tensiunii și curentului în urma conectării sistemului unificat la rețeaua electrică. Putem observa forma de undă a curentului generat de sistemul unificat (Figura 10.8, c) care este în opoziție cu tensiunea (Figura 10.8, a) și permite alimentarea parțială a sarcinii neliniare (Figura 10.8, d) cât și atenuarea armonicilor iar lipsa puterii este asigurată de rețeaua electrică (Figura 10.8, b).

În urma conectării sistemului unificat și realizarea analizei FFT pentru tensiune și curent am obținut următoarele valori:

Nivelul armonic pe tensiune (Figura 10.9) THDU = 5,72 %

Nivelul armonic pe curent (Figura 10.10) THDI = 14,91 %

Figura 10.8. Rezultate MSP, 2 nivele, Ir=250 W/m2, faza 1: a)tensiune sursă, b) curent sursă, c) curent FAP+PV, d) curent sarcină

Figura 10.9. Rezultate MSP,2 nivele, Ir=250 W/m2, nivelul armonic al tensiunii sursei pe faza 1

Figura 10.10. Rezultate MSP, 2 nivele, Ir=250 W/m2, nivelul armonic al curentului sursei pe faza 1

Puntea IGBT cu 3 nivele

În Figura 10.11 sunt prezentate formele de undă a tensiunii și curentului în urma conectării sistemului unificat la rețeaua electrică. Putem observa forma de undă a curentului generat de sistemul unificat (Figura 10.11, c) care este în opoziție cu tensiunea (Figura 10.11, a) și permite alimentarea parțială a sarcinii neliniare (Figura 10.11, d) cât și atenuarea armonicilor iar lipsa puterii este asigurată de rețeaua electrică (Figura 10.11, b).

În urma conectării sistemului unificat și realizarea analizei FFT pentru tensiune și curent am obținut următoarele valori:

Nivelul armonic pe tensiune (Figura 10.12) THDU = 3,22 %

Nivelul armonic pe curent (Figura 10.13) THDI = 5,28 %

Figura 10.11. Rezultate MSP, 3 nivele, Ir=250 W/m2, faza 1: a)tensiune sursă, b) curent sursă, c) curent FAP+PV, d) curent sarcină

Figura 10.12. Rezultate MSP,3 nivele, Ir=250 W/m2, nivelul armonic al tensiunii sursei pe faza 1

Figura 10.13. Rezultate MSP, 3 nivele, Ir=250 W/m2, nivelul armonic al curentului sursei pe faza 1

Compararea rezultatelor

În acest capitol se prezintă rezultatele obținute în urma simulărilor în Matlab/Simulink pentru sistemul unificat utilizând puntea de IGBT cu 2 nivele, respectiv cu 3 nivele și două nivel a iradiației solare pentru a genera puteri diferite de la panourile fotovoltaice.

În Tabelul 11.1 și Tabelul 11.2 sunt prezentate rezultatele obținute în urma simulărilor în Matlab/Simulin al sistemului unificat prin cele două arhitecturi de punți IGBT cu 2 și respectiv 3 nivele. În acest caz iradiația solară este impusă la nivelul Ir = 1000 W/m2 ceea ce permite producerea maximă a puterii de la panourile fotovoltaice, alimentând sarcina neliniară iar excesul este injectat în rețea.

Tabelul 11.1. Comparare rezultate, IGBT 2 nivele, Ir = 1000 W/m2

Tabelul 11.2. Comparare rezultate, IGBT 3 nivele, Ir = 1000 W/m2

În Figura 11.1 și Figura 11.2 sunt prezentate graficele rezultatelor obținute în urma simulării pentru nivelului armonic al tensiunii rețelei și respectiv nivelul armonic al curentului injectat în rețea pentru cele două arhitecturi ai punții IGBT cu 2 și respectiv 3 nivele și iradiația solară Ir = 1000 W/m2. În aceste grafice putem vizualiza nivelul armonic al tensiunii și curentului rețelei fără conectarea sistemului unificat cât și pentru toate metodele de comandă utilizând arhitecturi diferite a punții IGBT.

Putem observa că rezultatele obținute utilizând structura punții IGBT cu 3 nivele sunt mai bune în comparație cu rezultatele obținute cu structura punții IGBT cu 2 nivele.

De menționat, că metodele de comandă FOB și FTJ nu permit compensarea puterii reactive, deci nu răspund la cerințele impuse pentru realizarea sistemului unificat.

Figura 11.1.Compararea rezultatelor a THDU pentru Ir=1000 W/m2

Figura 11.2. Compararea rezultatelor a THDI pentru Ir=1000 W/m2

În Tabelul 11.3 și Tabelul 11.4 sunt prezentate rezultatele obținute în urma simulărilor în Matlab/Simulin al sistemului unificat prin cele două arhitecturi de punți IGBT cu 2 și respectiv 3 nivele. În acest caz iradiația solară este impusă la nivelul Ir = 250 W/m2 ceea ce permite producerea unei puterii mai mici decât necesarul sarcinii neliniare iar lipsa puterii este asigurată de rețeaua electrică.

Tabelul 11.3. Comparare rezultate, IGBT 2 nivele, Ir = 250 W/m2

Tabelul 11.4. Comparare rezultate, IGBT 3 nivele, Ir = 250 W/m2

În figurile de mai jos sunt prezentate graficele rezultatelor obținute în urma simulării pentru nivelului armonic al tensiunii rețelei și respectiv nivelul armonic al curentului injectat în rețea pentru cele două arhitecturi ai punții IGBT cu 2 și respectiv 3 nivele și iradiația solară Ir = 250 W/m2. În aceste grafice putem vizualiza nivelul armonic al tensiunii și curentului rețelei fără conectarea sistemului unificat cât și pentru toate metodele de comandă utilizând arhitecturi diferite a punții IGBT.

Putem observa că rezultatele obținute utilizând structura punții IGBT cu 3 nivele sunt mai bune în comparație cu rezultatele obținute cu structura punții IGBT cu 2 nivele.

De menționat, că metodele de comandă FOB și FTJ nu permit compensarea puterii reactive, deci nu răspund la cerințele impuse pentru realizarea sistemului unificat.

Figura 11.3. Compararea rezultatelor a THDU pentru Ir=1000 W/m2

Figura 11.4. Compararea rezultatelor a THDI pentru Ir=1000 W/m2

Concluzii