Modelling and control of a Microgrid including photovoltaic an wind generation. Masters thesis, King Fahd University of Petroleum and Minerals.

Preview

PDF (MS thesis) touseef_thesis.pdf - Accepted Version Download (2MB) | Preview

Arabic Abstract

إن الزيادة المضطردة للمولدات المُوَزَّعِة ووجودها في مستوى التوزيعِ قدّما فكرةَ الشبكةِ الدقيقةِ. هذه الإطروحةِ تُطوّرُ نموذج متحرك لاخطّي واشارة صغيرة للميكروجرد الذي يَتضمّنُ خلايا شمسية،وطواحين رياح مع اجهزة توصيل الكترونيات القدرة والمرشحاتِ. ولمعرفة تفاعل وأهمية المولدات الموزعة على الميكروجرد تم اعتبار نموذجان بسيطان. الأول يَشْملُ مولد مع خلايا شمسية وأجهزة الكترونيات القدرة الخاصة بهم، والنظام الثاني يَشْملُ مولد و طاحونة رياح كُلّ نموذج تم ربطه مع شبكة النظامِ الكهربائيةِ. وتم تطوير المعادلات التمثسلية لكل من النظام الخطي والغير خطي لكل نموذج . وباستخدام تحليل الاشارة الصغيرة تبين أن استخدام الخلايا الشمسية وطواحين الهواء يُمْكِنُ أَنْ يقُودَ الميكروجرد إلى حافةِ المنطقةِ الغير مستقرةِ بدون سيطرةِ كافيةِ. وتم أيضاً استخدام المحاكاة اللاخطّية لتَحقق من النَتائِجِ التي تم الحصول عليها خلال تحليل الاشارة الصغيرة. وفي هذه الأطروحة تم دراسة نموذج يشمل على الخلايا الشمسية وطواحين الهواء والمولدات الموزعة. وتم اقتراح استخدام جهاز تخزين الطاقة مكثف مركزي مربوط مع جهاز الكترونيات القدرة المعروف باسم ستاتكم لمُرَاقَبَة وتَحسين عمل الميكروجرد. وتم استخدام تقنيات التجزئة لتحسين عمل النظام. تم توظيف الاشارات المعرفة لتَصميم نظامِ السيطرةِ الإشرافيِ. وتمت معايرة جهازَ السيطرة من خلال تقنيةِ ازحة القطبِ المثاليةِ. تُبيّنُ دِراساتُ المحاكاةِ بأنَّ ستاتكم زاويةُ مرحلةِ فولطيةِ وعاكس خلايا الشمسية زاوية مرحلةِ كَانا أفضل المساهماتِ لحدودِ الإستقرارِ المُحَسَّنةِ.

English Abstract

Extensive increase of distributed generation (DG) penetration and the existence of multiple DG units at distribution level have introduced the notion of micro-grid. This thesis develops a detailed non-linear and small-signal dynamic model of a microgrid that includes PV, wind and conventional small scale generation along with their power electronics interfaces and the filters. The models developed evaluate the amount of generation mix from various DGs for satisfactory steady state operation of the microgrid. In order to understand the interaction of the DGs on microgrid system initially two simpler configurations were considered. The first one consists of microalternator, PV and their electronics, and the second system consists of microalternator and wind system each connected to the power system grid. Nonlinear and linear state space model of each microgrid are developed. Small signal analysis showed that the large participation of PV/wind can drive the microgrid to the brink of unstable region without adequate control. Non-linear simulations are carried out to verify the results obtained through small-signal analysis. The role of the extent of generation mix of a composite microgrid consisting of wind, PV and conventional generation was investigated next. The findings of the smaller systems were verified through nonlinear and small signal modeling. A central supervisory capacitor energy storage controller interfaced through a STATCOM was proposed to monitor and enhance the microgrid operation. The potential of various control inputs to provide additional damping to the system has been evaluated through decomposition techniques. The signals identified to have damping contents were employed to design the supervisory control system. The controller gains were tuned through an optimal pole placement technique. Simulation studies demonstrate that the STATCOM voltage phase angle and PV inverter phase angle were the best inputs for enhanced stability boundaries.

Item Type:	Thesis (Masters)
Subjects:	Electrical
Department:	College of Engineering and Physics > Electrical Engineering
Committee Advisor:	Abdur-Rahim, Abu Hamed
Committee Members:	El-Amin, Ibraheem and Al-Hamouz, Zakariya
Depositing User:	HUSSAIN MOHAMMED TOUSEEF (g200904610)
Date Deposited:	03 Jul 2012 06:42
Last Modified:	01 Nov 2019 15:35
URI:	http://eprints.kfupm.edu.sa/id/eprint/138714