A New Control Strategy for a Multi-Bus MV Microgrid Under Unbalanced Conditions

ABSTRACT

This paper proposes a new control strategy for the islanded operation of a multi-bus medium voltage (MV) microgrid. The microgrid consists of several dispatchable electronically-coupled distributed generation (DG) units. Each DG unit supplies a local load which can be unbalanced due to the inclusion of singlephase loads. The proposed control strategy of each DG comprises a proportional resonance (PR) controller with an adjustable resonance frequency, a droop control strategy, and a negative-sequence impedance controller (NSIC). The PR and droop controllers are, respectively, used to regulate the load voltage and share the average power components among the DG units. The NSIC is used to effectively compensate the negative- sequence currents of the unbalanced loads and to improve the performance of the overall microgrid system. Moreover, the NSIC minimizes the negative-sequence currents in the MV lines and thus, improving the power quality of the microgrid. The performance of the proposed control strategy is verified by using digital time- domain simulation studies in the PSCAD/EMTDC software environment.

INTRODUCTION

MEDIUM voltage (MV) microgrids will play a key role for active management and control of distribution network in the future smart grids. Moreover, the environmental issues and economical, social, and political interests make the role of MV microgrids even more important . The recently presented concept of multi- microgrids is a motivation for proposing the concept of the higher voltage level structure of microgrids, e.g., MV level. A multi-microgrid consists of low voltage (LV) microgrids and distributed generation (DG) units connected to several adjacent MV feeders. An MV microgrid may inherently be subjected to significant degrees of imbalance due to the presence of single-phase loads and/or DG units. Nevertheless, a microgrid should be able to operate under unbalanced conditions without any performance degradations. Based on the IEEE standards , it is required that the voltage imbalance be maintained within 2% for sensitive equipments. In the presence of unbalanced loads, each DG unit must inject some part of the negative-sequence current to balance the load voltages.

چکیده

در این مقاله، یک استراتژی کنترل جدید برای عملیات جزر و مد یک میکروگرید ولتاژ متوسط (MV) چندگانه پیشنهاد شده است. Microgrid متشکل از چند واحد تولیدی توزیع شده الکترونیک (DG) است. هر واحد DG دارای یک بار محلی است که می تواند به دلیل اضافه کردن بارهای تک فاز نا متعادل باشد. استراتژی کنترل پیشنهادی هر DG شامل یک کنترل کننده رزونانس متناسب (PR) با یک فرکانس رزونار قابل تنظیم، یک استراتژی کنترل غرق و یک کنترل کننده امپدانس منفی (NSIC) می باشد. کنترل کننده های PR و droop به ترتیب برای تنظیم ولتاژ بار و استفاده از قطعات متوسط متوسط در واحد های DG استفاده می شوند. NSIC مورد استفاده قرار می گیرد تا به طور موثر جریانهای منفی توالی بارهای نامتعادل را جبران کند و عملکرد کلی سیستم میکروگرید را بهبود بخشد. علاوه بر این، NSIC موجک جریانهای منفی را در خطوط MV پایین می آورد و بنابراین کیفیت قدرت میکروگرید را بهبود می بخشد. عملکرد استراتژی کنترل پیشنهادی با استفاده از مطالعات شبیه سازی زمانبندی دیجیتال در محیط نرم افزار PSCAD / EMTDC تأیید می شود.

مقدمه

میکروپردرهای ولتاژ متوسط (MV) یک نقش کلیدی برای مدیریت فعال و کنترل شبکه توزیع در شبکه های هوشمند آینده ایفا می کنند. علاوه بر این، مسائل زیست محیطی و منافع اقتصادی، اجتماعی و سیاسی نقش میکروگرید های MV را مهم تر می کند. مفهوم به تازگی ارائه شده از چند میکروگرید، انگیزه ای برای پیشنهاد مفهوم ساختار سطح ولتاژ بالاتر از میکروگرید ها، به عنوان مثال، سطح MV است. چند میکروگرید شامل میکروپردرهای ولتاژ کم (LV) و واحد تولید پراکنده (DG) متصل به چند فیدر مجاور مجاور است. میکروگرید MV به طور ذاتی می تواند به علت حضور بارهای تک فاز و / یا واحدهای DG به میزان قابل توجهی از عدم تعادل برسد. با این وجود، یک میکروگرید باید بتواند تحت شرایط نامتعادل بدون شرایط تخریب عملکرد کار کند. بر اساس استانداردهای IEEE، لازم است که عدم تعادل ولتاژ برای تجهیزات حساس در حد 2٪ حفظ شود. در حضور بارهای نامتعادل، هر واحد DG باید بخشی از جریان دنباله منفی را برای تعادل ولتاژ بار تزریق کند.

Year: 2012

Publisher : IEEE

By : Mohsen Hamzeh, Houshang Karimi and Hossein Mokhtari