Ein internationales Forschungsteam hat eine neue Steuerungsstrategie für PV-Systeme mit Mikronetzanbindung entwickelt, die die Integral Backstepping Control (IBC) nutzt – eine Weiterentwicklung der Backstepping Control (BC)-Technik.
Letzteres ist eine rekursive Technik, die üblicherweise verwendet wird, um die maximale Leistung aus der PV-Anlage zu extrahieren. Dabei wird das nichtlineare Steuerungsproblem in eine Reihe einfacherer Subsysteme zerlegt. „IBC ist eine Form eines nichtlinearen Steuerungssystems, das durch Integralwirkung modifiziert wird, um verschiedene reale Variationen in PV-Arrays besser zu bewältigen“, erklärten die Wissenschaftler.
Die neuartige Technik soll auch eine Steuerung der Spannung der DC-Zwischenkreis-Spannungsschleife des PV-Systems sowie der Wirk-/Blindleistungsschleifen des Mikronetzes ermöglichen. Es kann auch die Kompensation der Oberschwingungsströme des Netzes, die Einspeisung der Batterieleistung in das Netz und die Schleife der Maximum Power Point Tracking (MPPT) steuern.
Über die Matlab-Software wandten die Wissenschaftler den neuartigen Ansatz auf ein mit einem Mikronetz verbundenes PV-System an, das mit einem Batteriespeicher und einem dreiphasigen multifunktionalen zweistufigen Spannungsquellenwechselrichter (MVSI) ausgestattet ist. Der MVSI wird durch eine nichtlineare DPC-Strategie (Direct Power Control) gesteuert, die im Allgemeinen für netzgekoppelte Spannungsquellenumrichter verwendet wird, und durch Raumvektormodulation (SVM), eine gängige Technik bei der feldorientierten Steuerung von Induktionsmotoren und Permanentmagnet-Synchronmotoren.
Sie führten eine Reihe von Simulationen über sieben Szenarien des Mikronetzbetriebs durch und verglichen die mit der IBC-Technik erzielten Ergebnisse mit denen der klassischen BC-Steuerung und des Proportional-Integral-Ansatzes (PI), der aus einem Regler besteht, der durch die Kombination von Proportional- und Proportionalnetzen gebildet wird integrale Steuerwirkung.
Sie fanden heraus, dass die IBC-Methode die Leistung der DC-Busspannung am genauesten verfolgte. Es wurden auch bessere Ergebnisse hinsichtlich der Blindleistungsprüfung, der dynamischen Reaktion und der Ladestromwelligkeit erzielt. Schließlich erzielte es in bestimmten Szenarien auch bessere Ergebnisse bei der Reduzierung der Gesamtharmonischen Verzerrung (THD) und der Grundamplitudenwerte.
„Die numerischen Ergebnisse zeigen die besseren Eigenschaften des vorgeschlagenen Systems hinsichtlich der Stromqualität für verschiedene Bedingungen“, sagten die Forscher. „Auf allen Ebenen bleibt der IBC-Regler vergleichsweise besser als die BC- und PI-Regler.“
Sie stellten die neue Technik in dem Artikel „Robustes integriertes Backstepping-Control-Microgrid-verbundenes Photovoltaiksystem mit Batterieenergiespeicher durch multifunktionalen Spannungsquellenwechselrichter unter Verwendung von SVM-Strategien zur direkten Leistungssteuerung“ vor, veröffentlicht inEnergieberichte. Die Forschungsgruppe besteht aus Wissenschaftlern der Brüder-Mentouri-Universität und der Universität Bejaia in Algerien sowie der Nisantasi-Universität in der Türkei und der Universität der Antillen.
