two-stage control for small-signal modeling and power conditioning of grid-connected quasi-z-source inverter with lcl filter for photovoltaic generation

Grid-connected inverter-based photovoltaic (pv) systems play an important role in distributed power generation (dpg). for this application, quasi impedance source inverter is very suitable due to its ability to increase or decrease the output voltage of the inverter in a single-stage and high reliable condition. conventionally, to remove the harmonics, which are yielded by switching the grid-connected inverter, lcl filters are utilized at the inverter output. these filters can cause some problems at the point of common coupling (pcc). the aim of this paper is to improve the quality of the injected power of the photovoltaic array, which is connected to the low voltage grid by quasi-z-source inverter (qzsi). for this purpose, a two-stage control procedure containing dc and ac stages is performed. in the dc stage, the dynamic characteristics of the quasi-z-source network are investigated by small-signal analysis. using the transfer functions obtained from the dynamic model, the capacitor voltage of the quasi-z-source network is suitably controlled to generate the appropriate voltage to the grid interface inverter. in the ac stage, in order to inject high-quality current into the grid as well as eliminating the resonance peak caused by the lcl filter, a systematic procedure is used to design the pr controller parameters and active damping coefficient. simulation of the overall system includes solar panels, maximum power point tracking algorithm, quasi-z-source inverter, and lcl filter to model the grid-tied pv system with the possible details. simulations are carried out in matlab/simulink environment, and results depict suitable performance of the studied power conditioning system with designed parameters.

ارایه روش کنترل دو مرحله‌ای برای مدل‌سازی سیگنال کوچک و بهسازی توان اینورتر شبه منبع امپدانس متصل به شبکه با فیلتر LCL برای آرایه خورشیدی

سیستم‌های فوتوولتاییک(PV) مبتنی ‌بر اینورتر متصل به شبکه نقش مهمی در تولید توان پراکنده (DPG) دارند. اینورتر منبع امپدانس/ شبه منبع امپدانس (ZSI/QZSI) نیز به دلیل توانایی افزایندگی و کاهندگی تک مرحله‌ای با قابلیت اطمینان بالا، برای کاربردهای PV بسیار مناسب است. برای حذف هارمونیک‌های ناشی از کلیدزنی اینورتر متصل به شبکه، استفاده از فیلتر LCL در خروجی اینورتر مورد توجه قرار گرفته است. با این وجود؛ این فیلتر ذاتا موجب تشدید شده و می‌تواند باعث بروز مشکلات نقطه اتصال به شبکه شود. هدف این مقاله، بهبود کیفیت توان تزریقی آرایه فتوولتاییک مبتنی بر اینورتر شبه منبع امپدانس به شبکه فشار ضعیف است. برای این منظور، مشخصه‌های دینامیکی شبکه QZSI توسط تحلیل‌های سیگنال ‌کوچک بررسی شده و ردیابی نقطه حداکثر توان (MPPT) برای آرایه‌های PV انجام شده است. به دلیل محدودیت‌های بین شاخص مدولاسیون (M) و نسبت دوره اتصال‌کوتاه (d0)، با استفاده از توابع تبدیل حاصل از مدل دینامیکی، کنترل خازن شبکه شبه منبع امپدانس در مرحله DC انجام شده تا ولتاژ مناسب برای اینورتر واسط شبکه تولید شود. در مرحله AC و به منظور کنترل اینورتر متصل به شبکه، از یک روش سیستماتیک برای طراحی پارامترهای کنترل‌کننده و میراساز فعال استفاده شده است که کیفیت جریان تزریقی به شبکه را تضمین کرده و میراساز فعال، پیک تشدید را از بین برده و سیستم را پایدار می‌سازد. نتایج شبیه‌سازی سیستم تحت مطالعه در محیط Matlab/Simulink، علاوه بر اینکه عملکرد صحیح سیستم کنترلی در تثبیت ولتاژ خازن شبکه منبع امپدانس و تزریق حداکثر توان آرایه فتوولتاییک به شبکه را نشان می‌دهد، بلکه کیفیت جریان تزریقی به شبکه نیز بسیار مناسب است.