Commande robuste de systèmes photovoltaïques interconnectés au réseau avec convertisseurs multi niveaux
| dc.contributor.author | LAIB, Abdelbaset | |
| dc.contributor.author | KRIM, Fateh Supervisor | |
| dc.date.accessioned | 2026-09-15T08:37:41Z | |
| dc.date.issued | 2019 | |
| dc.description | تم تقديم العديد من طوبولوجيا الكهروضوئية الموصلة بالشبكة لتطبيقات الطاقة المنخفضة، المتوسطة والعالية إضافة الى اقتراح إستراتيجيات تحكم جديدة بديلا للتقليدية. تعاني استراتيجيات التحكم التقليدية للنظام الكهروضوئي المتصل بالشبكة المتصل بالشبكة من عدة عيوب مثل: تتبع سيء للنقطة العظمى للطاقة، التحكم الغير دقيق في طاقة الشبكة، الجودة المنخفضة لتيار للتحكم في محولات الطاقة المستخدمة في طوبولوجيا )MPC( الشبكة، التنفيذ الصعب لهذه الإستراتيجيات عمليا والتردد المتغير. للتغلب على هذه العيوب، تم اقتراح استراتيجية تحكم تنبؤية الكهروضوئية الموصلة بالشبكة. تم أخذ بعين الاعتبار في تصميم مخططات التحكم المقترحة العيوب الرئيسية لهذه الإستراتيجية المتمثلة في التردد المتغير والعبء الحسابي، خاصة في حالة العاكسات متعددة المستويات. أولا، تم اقتراح إستراتيجية تحكم محسنة تعتمد على إستراتيجية التحكم التنبئي مع تردد ثابت لنظام الطاقة الكهروضوئية مزدوج مراحل التحويل الموصل )VOC( بالشبكة. إستراتيجية تتبع النقطة الأعظمية بخطوات متغيرة موجهة بمتحكم تنبئ ذو تردد ثابت قد اقترحت وطبقت على مرحلة التحويل الأولى )مستمر-مستمر(. في حين ان تحكم وتطبيقها للتحكم في مرحلة التحول الثانية )مستمر-متناوب(. بعد ذلك، يتم استخدام العاكسات متعددة SVM قد تم تعديلها باستخدام إستراتيجية التحكم التنبئي وتضمين المتجه الفضائي المستويات في النظام الكهروضوئي المتصل بالشبكة من أجل حقن كمية الطاقة الكبيرة المستخرجة من الألواح الشمسية مع أداء عالي. من ناحية أخرى، يتم اقتراح نموذج تحكم تنبئي وفعال لنظام الكهروضوئية الموصلة بالشبكة باستخدام العاكسات متعددة المستويات )ستة مستويات( التي تسمح بحقن الطاقة النشطة المولدة من النظام الكهروضوئي والطاقة المتفاعلة مناجل تحقيق نفس أداء التحكم التنبئي السابق (O-MPC) المطلوبة من طرف مشغل الشبكة مع ضمان توازن الجهد في المكثفات. بعد ذلك تم اقتراح نموذج محسن لنظام التحكم التنبئي ,الكل متصل بعاكس ،)DC-DC( ولكن مع انخفاض كبير في العبء الحسابي. وأخيرًا، تم تقديم الطوبولوجيا التي تقسم حقل كبير من الألواح الشمسية إلى وحدات صغيرة مع محول مركزي متعدد المستويات للتغلب على المشكلات الناتجة عن توصيل الوحدات الكهروضوئية كحقل كبير. يتم اقتراح وحدات تحكم بسيطة وفعالة لهذا الهيكل القائم على أساس استراتيجية لكل محول )FCS-MPCC( المعتمدة على التحكم التنبئي للتيار )VO-MPPT( يتم تطبيق تتبع جهد أقصى نقطة طاقة بواسطة .)FCS-MPC( التحكم المحدد في نموذج التحكم التنبئي NPC للتحكم في العاكس المركزي متعدد المستويات FCS-MPC لتتبع أقصى نقطة طاقة من كل سلسلة من الوحدات الكهروضوئية. بالإضافة إلى ذلك، يتم اقتراح وحدة تحكم DC-DC تحقق صحة خطط التحكم المقترحة. HIL المتصل بالشبكة. نتائج المحاكاة والتطبيق العملي باستعمال نظام | |
| dc.description.abstract | Several grid-connected PV topologies are investigated in this dissertation for low, medium and high power applications. Furthermore, an effective controllers have been proposed for these topologies instead of conventional control strategies. The latter’s suffer from several drawbacks such as bad MPPT tracking, inaccurate grid power control, low grid current quality, hard implementation practically and variable switching frequency. To overcome these drawbacks, a model predictive control (MPC) strategy is proposed to control the power converters employed in the investigated grid-connected PV topologies. The major drawbacks of MPC strategy are variable inherent switching frequency and computational burden especially in case of high-level inverters. Therefore, these drawbacks are taking into account in the design of proposed controllers. Firstly, an improved control strategy based on fixed switching predictive control strategy for three-phase dual-stage gridconnected PV system is proposed. A variable incremental current step size of an MPPT current oriented loop based on fixed-switching predictive current control is proposed and employed to control the DC-DC converter. While, a modified VOC based on predictive control strategy and space vector modulation (SVM) is employed to control the DC-AC converter. Afterwards, High-level NPC inverters are employed in grid-connected PV system in order to inject a high produced PV power into the grid with high performance operation. On the other hand, a simple and effective model predictive control (MPC) algorithm is proposed for grid-connected PV system using high-level NPC inverter (sixlevel) that permits to inject the active power generated by the PV system, the reactive power demanded by the grid operator and assure the balance of DC-link capacitor voltages. Then, an optimized model predictive control (O-MPC) is proposed in order to achieve the same performance control provided by the MPC algorithm but with a significant reduction in computational burden. Finally, a topology that divided the large PV array to string modules with individual DC-DC converter connected to a centralized multilevel inverter is investigated in order to overcome the problems resulted by connecting the PV modules as large PV array. Simple and effective controllers for this topology based on finite control set model predictive control (FCS-MPC) strategy is proposed. A voltage oriented maximum power point tracking (VO-MPPT) performed by an FCS-MPCC is applied for each DC-DC converter to draw the maximum power point from each string PV modules. In addition, an FCS-MPC controller is proposed to control the centralized multilevel NPC inverter connected to the grid. The simulation and HIL results validate the proposed control schemes for the investigated grid-connected PV topologies. | |
| dc.description.sponsorship | Différentes topologies des systèmes photovoltaïques (PV) interconnectées au réseau pour des applications faibles, moyennes et hautes puissance sont étudiées dans cette thèse. En outre, des contrôleurs efficaces ont été proposés pour ces topologies au lieu des stratégies conventionnelles. Ces derniers souffrent de plusieurs inconvénients tels que le mauvais suivi du point de puissance maximale, le contrôle imprécis des puissances injectées au réseau, la mauvaise qualité du courant du réseau, la complexité de l'implémentation pratique et la fréquence de commutation variable. Pour surmonter ces inconvénients, une stratégie de commande prédictive est proposée pour contrôler les différents convertisseurs de puissance utilisés dans les topologies étudiées. Toutefois, la commande prédictive présente quelques inconvénients qui sont particulièrement la fréquence de commutation variable et la charge de calcul dans le cas des onduleurs multiniveaux. Par conséquent, ces inconvénients sont pris en compte dans la conception des contrôleurs proposés. En premier lieu, on a proposé un schéma de commande amélioré fondé sur une stratégie de commande prédictive avec une fréquence de commutation fixe pour un système PV interconnectées au réseau à double étage. Un algorithme de l’incrément de conductance à pas variable de courant employé avec un contrôleur prédictif à fréquence de commutation fixe est proposé pour contrôler le convertisseur DC-DC. Tandis qu’une commande VOC modifiée basée sur la commande prédictive et l’algorithme de la MLI vectorielle est employée pour contrôler le convertisseur DC-AC. Par la suite, des onduleurs multiniveaux du type NPC sont employés dans un système PV interconnectées au réseau afin d’injecter une haute puissance dans le réseau avec une bonne performance. D’autre part, un algorithme prédictif simple et efficace est proposé pour le système interconnecté au réseau avec un onduleur NPC (six-niveaux) cela permet d'injecter la puissance active générée par le système PV, la puissance réactive demandée par l'opérateur de réseau et assurer la balance des tensions des condensateurs du bus continu. Ensuite, une commande prédictive optimisée est proposée afin d’obtenir la même performance que l’algorithme prédictif avec une rédaction signifiante de la charge de calcul. Finalement, une topologie qui divise un grand champ PV en des panneaux PV avec un convertisseur DC-DC individuel connecté à un onduleur NPC multiniveaux (cinq-niveaux) centralisé est développée afin de surmonter les problèmes résultent de la connexion de nombreux modules PV. Des contrôleurs simples et efficaces pour cette topologie bases sur la commande prédictive des éléments finis sont proposés. Une commande MPPT à pilotage de tension effectué par un contrôleur prédictif est appliquée pour chaque convertisseur DC-DC pour suivre le point de puissance maximum de chaque panneau PV. De plus, un contrôleur prédictif est proposé pour contrôler l’onduleur NPC centralisé connecté au réseau. Les résultats de la simulation et l’implémentation sur un banc hardware in the loop valident les schémas de commande proposés pour les topologies PV connectées au réseau étudiées. | |
| dc.identifier.uri | https://repository.univ-setif.dz/handle/123456789/2557 | |
| dc.language.iso | en | |
| dc.publisher | Setif 1 University - Ferhat ABBAS , Faculty of Technology | |
| dc.subject | photovoltaic energy | |
| dc.subject | grid-connected PV systems | |
| dc.subject | multilevel inverters | |
| dc.subject | maximum power point (MPPT) | |
| dc.subject | model Predictive Control | |
| dc.subject | Commande robuste de systèmes photovoltaïques interconnectés au réseau avec convertisseurs multi niveaux | |
| dc.title | Commande robuste de systèmes photovoltaïques interconnectés au réseau avec convertisseurs multi niveaux | |
| dc.type | Thesis |
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