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A comparative study of MPPT strategies and a novel singlephase integrated buck-boost inverter for small wind energy conversion systems

Peña, José C.U.; De Brito, Moacyr A.G.; E Melo, Guilherme de A.; Canesin, Carlos A.
Fonte: Universidade Estadual Paulista Publicador: Universidade Estadual Paulista
Tipo: Conferência ou Objeto de Conferência Formato: 458-465
ENG
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87.15%
This paper presents the analysis of some usual MPPT (Maximum Power Point Tracking) strategies intended for small wind energy conversion (up to 1kW) based on permanent magnet synchronous generators (PMSG), considering the stand-alone application for a novel buck-boost integrated inverter. Each MPPT method is analytically introduced and then it is simulated using MatLab/Simulink considering standard conditions of wind and also commercially available turbines and generators. The extracted power in each case is compared with the maximum available power, so the tracking factor is calculated for each method. Thus, the focus is on the application to improve the efficiency of stand-alone wind energy conversion systems (WECS) with battery chargers and AC load supplied by inverter. Therefore, for this purpose a novel single phase buck-boost integrated inverter is introduced. Finally, the main experimental results for the introduced inverter are presented. © 2011 IEEE.

Tri-state single-phase integrated inverters with input to output power decoupling control

De Brito, Moacyr A.G; Junior, Luigi G.; Sampaio, Leonardo P.; Canesin, Carlos A.
Fonte: Universidade Estadual Paulista Publicador: Universidade Estadual Paulista
Tipo: Conferência ou Objeto de Conferência Formato: 293-297
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46.67%
Researches on control for power electronics have looked for original solutions in order to advance renewable resources feasibility, specially the photovoltaic (PV). In this context, for PV renewable energy source the usage of compact, high efficiency, low cost and reliable converters are very attractive. In this context, two improved simplified converters, namely Tri-state Boost and Tri-state Buck-Boost integrated single-phase inverters, are achieved with the presented Tri-state modulation and control schemes, which guarantees the input to output power decoupling control. This feature enhances the field of single-phase PV inverters once the energy storage is mainly inductive. The main features of the proposal are confirmed with some simulations and experimental results. © 2012 IEEE.

A single-phase single-stage buck-boost inverter intended for low power alternative energy conversion systems: Analysis, design and experimentation

Pena, Jose C. U.; E Melo, Guilherme de A.; De Brito, Moacyr A. G.; Canesin, Carlos A.
Fonte: Universidade Estadual Paulista Publicador: Universidade Estadual Paulista
Tipo: Conferência ou Objeto de Conferência
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97.01%
This paper presents the operational analysis of the single-phase integrated buck-boost inverter. This topology is able to convert the DC input voltage into AC voltage with a high static gain, low harmonic content and acceptable efficiency, all in one single-stage. Main functionality aspects are explained, design procedure, system modeling and control, and also component requirements are detailed. Main simulation results are included, and two prototypes were implemented and experimentally tested, where its results are compared with those corresponding to similar topologies available in literature. © 2012 IEEE.

Inversor Buck-Boost integrado para aplicações com micro-geradores eólicos

Ugaz Peña, José Carlos
Fonte: Universidade Estadual Paulista (UNESP) Publicador: Universidade Estadual Paulista (UNESP)
Tipo: Dissertação de Mestrado Formato: 127 f. : il.
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57.19%
Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES); Pós-graduação em Engenharia Elétrica - FEIS; O presente estudo propõe a utilização do conversor integrado Buck-Boost monofásico no aproveitamento da energia proveniente de pequenos geradores eólicos, considerando-se o atual crescimento da utilização em pequena escala de potência das fontes de energia alternativas, o que motiva o desenvolvimento de novas e eficientes tecnologias para os sistemas de conversão. Tipicamente, os sistemas de conversão de energia eólica, em baixas potências, disponibilizam tensões contínuas de saída na faixa de 12 V até 48 V (valores médios), por outro lado, a grande maioria das cargas de uso domiciliar necessitam de tensão alternada com valores eficazes entre 110 V a 240 V. Isto leva à necessidade da utilização de conversores CC-CA, denominados de inversores. As estruturas inversoras tradicionais fornecem tensões alternadas cujo valor de pico está limitado ao valor máximo da tensão de entrada, o que leva à necessidade de incluir um estágio elevador adicional ao sistema de conversão de energia eólica, antes de realizar a conversão CC-CA, resultando em redução do rendimento, aumento de peso e volume. O inversor integrado apresentado neste trabalho realiza...

Controle de oscilações em sistemas comutados com aplicações em eletrônica de potência

Kaster, Maurício dos Santos
Fonte: Florianópolis, SC Publicador: Florianópolis, SC
Tipo: Tese de Doutorado Formato: xiv, 156 f.| il., grafs.
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26.76%
Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica.; Este trabalho apresenta uma proposta para controle (geração) de oscilações em sistemas comutados. Baseado na forma de um oscilador não linear, é proposta uma metodologia de projeto de controladores para a obtenção de oscilações autônomas estáveis em sistemas dinâmicos (sem uso de sinais de referência externos). Os resultados obtidos através de simulações sobre os conversores buck, boost, duplo boost e inversor demonstram a validade do método proposto. Resultados experimentias obtidos em laboratório sobre o inversor e o conversor boost permitem validar a metodologia proposta. This work presents a proposal for control (generation) of oscillations on switched systems. Based in a nonlinear oscillator form, a controller design methodology is proposed to obtain stable autonomous oscillations in dynamic systems (without using external reference signals). The results obtained by means of simulation of buck, boost and double boost converters and an inverter demonstrate the proposed method validity. Experimental results concerning the inverter and the boost converter permits to validate the proposed methodology.

Modeling, Control, and Simulation of Battery Storage Photovoltaic-Wave Energy Hybrid Renewable Power Generation Systems for Island Electrification in Malaysia

Samrat, Nahidul Hoque; Ahmad, Norhafizan Bin; Choudhury, Imtiaz Ahmed; Taha, Zahari Bin
Fonte: Hindawi Publishing Corporation Publicador: Hindawi Publishing Corporation
Tipo: Artigo de Revista Científica
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26.16%
Today, the whole world faces a great challenge to overcome the environmental problems related to global energy production. Most of the islands throughout the world depend on fossil fuel importation with respect to energy production. Recent development and research on green energy sources can assure sustainable power supply for the islands. But unpredictable nature and high dependency on weather conditions are the main limitations of renewable energy sources. To overcome this drawback, different renewable sources and converters need to be integrated with each other. This paper proposes a standalone hybrid photovoltaic- (PV-) wave energy conversion system with energy storage. In the proposed hybrid system, control of the bidirectional buck-boost DC-DC converter (BBDC) is used to maintain the constant dc-link voltage. It also accumulates the excess hybrid power in the battery bank and supplies this power to the system load during the shortage of hybrid power. A three-phase complex vector control scheme voltage source inverter (VSI) is used to control the load side voltage in terms of the frequency and voltage amplitude. Based on the simulation results obtained from Matlab/Simulink, it has been found that the overall hybrid framework is capable of working under the variable weather and load conditions.

Technical Study of a Standalone Photovoltaic–Wind Energy Based Hybrid Power Supply Systems for Island Electrification in Malaysia

Samrat, Nahidul Hoque; Ahmad, Norhafizan; Choudhury, Imtiaz Ahmed; Taha, Zahari
Fonte: Public Library of Science Publicador: Public Library of Science
Tipo: Artigo de Revista Científica
Publicado em 29/06/2015 EN
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26.16%
Energy is one of the most important factors in the socioeconomic development of a country. In a developing country like Malaysia, the development of islands is mostly related to the availability of electric power. Power generated by renewable energy sources has recently become one of the most promising solutions for the electrification of islands and remote rural areas. But high dependency on weather conditions and the unpredictable nature of these renewable energy sources are the main drawbacks. To overcome this weakness, different green energy sources and power electronic converters need to be integrated with each other. This study presents a battery storage hybrid standalone photovoltaic-wind energy power supply system. In the proposed standalone hybrid system, a DC-DC buck-boost bidirectional converter controller is used to accumulates the surplus hybrid power in the battery bank and supplies this power to the load during the hybrid power shortage by maintaining the constant dc-link voltage. A three-phase voltage source inverter complex vector control scheme is used to control the load side voltage in terms of the voltage amplitude and frequency. Based on the simulation results obtained from MATLAB/Simulink, it has been found that the overall hybrid framework is capable of working under variable weather and load conditions.

Otimização da potencia de operação em sistema isolado fotovoltaico usado técnicas de inteligencia artificial

Paucar, Braulio Chuco
Fonte: Universidade Federal de Mato Grosso do Sul Publicador: Universidade Federal de Mato Grosso do Sul
Tipo: Dissertação de Mestrado
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26.44%
Este trabalho apresenta um sistema de aproveitamento ótimo da potencia de um sistema isolado fotovoltaico usando técnicas de inteligencia artificial, mediante um sistema estimador da tensão ótima, razão ciclica do conversor D, indice de modulação ma e o SOC do banco de baterias, que permite manter operando o sistema Arranjo Fotovoltaico no ponto da máxima potencia. Um sistema Fuzzy foi implementado para estimar a tensão ótima instantanea de operação do Arranjo Fotovoltaico a partir dos dados de irradiação e temperatura instantanea para encontrar o ponto da potencia máxima instantanea. Para manter a operação no ponto máximo da potencia encontrada, foi usado um controlador Neural que atua sobre o conversor Buck-Boost para condicionar a tensão nos terminais do Arranjo Fotovoltaico e em período de carga ou descarga da bateria com o objetivo de compensar ou aproveitar a corrente instantanea excedente ou deficiente dependendo da irradiação e demanda instantanea, do equilibrio entre o consumo e a potencia gerada. O controlador Neural usa as grandezas da tensão ótima estimada pelo estimador Fuzzy, a corrente da carga em CA e a corrente da bateria para o controle do conversor CC-CC (Buck-Boost), para estimar o SOC da bateria e o indice de modulação do inversor. O método proposto mostrou-se eficiente de acordo com as simulações feitas...

Virtual Prototyping and Distributed Control for Solar Array with Distributed Multilevel Inverter

Nguyen, Luan Viet; Johnson, Taylor T.
Fonte: Universidade Cornell Publicador: Universidade Cornell
Tipo: Artigo de Revista Científica
Publicado em 08/04/2014
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36.46%
In this paper, we present the virtual prototyping of a solar array with a grid-tie implemented as a distributed inverter and controlled using distributed algorithms. Due to the distributed control and inherent redundancy in the array composed of many panels and inverter modules, the virtual prototype exhibits fault-tolerance capabilities. The distributed identifier algorithm allows the system to keep track of the number of operating panels to appropriately regulate the DC voltage output of the panels using buck-boost converters, and determine appropriate switching times for H-bridges in the grid-tie. We evaluate the distributed inverter, its control strategy, and fault-tolerance through simulation in Simulink/Stateflow. Our virtual prototyping framework allows for generating arrays and grid-ties consisting of many panels, and we evaluate arrays of five to dozens of panels. Our analysis suggests the achievable total harmonic distortion (THD) of the system may allow for operating the array in spite of failures of the power electronics, control software, and other subcomponents.; Comment: Preprint draft under review, submitted on March 18, 2014 to IEEE Transactions on Energy Conversion, Special Issue: Advanced Distributed Control of Energy Conversion Devices and Systems