طراحی سیستم بهساز توان پیل سوختی متصل به شبکه با فیلتر lcl مبتنی بر فیدبک جامع ولتاژ خازن در شبکه‌ی ضعیف و هارمونیکی

پیل سوختی pemfc به دلیل راندمان بالا، آلایندگی کم و چگالی توان بالا در سیستم‌های تولید پراکنده مورد توجه محققان قرار گرفته است. در این مقاله سیستم بهساز توان پیل سوختی pemfc متصل به شبکه با فیلتر lcl در شبکه هارمونیکی مورد ارزیابی قرار گرفته است. فیلترهای lcl با وجود توانایی بیشتر در میراسازی هارمونیک‌ها، می‌توانند باعث تشدید و ناپایداری سیستم ‌شوند. در این تحقیق جهت اتصال اینورتر پیل سوختی به شبکه از ترانسفورماتور استفاده شده و از اندوکتانس نشتی آن به عنوان سلف سمت شبکه استفاده شده است. همچنین جهت میرایی مطلوب تشدید و تضعیف ریپل جریان ناشی از هارمونیک‌های ولتاژ شبکه از کنترل جامع فیدبک ولتاژ خازن استفاده شده است. کنترل جامع فیدبک ولتاژ خازن شامل مولفه‌های تناسبی، مشتقی و مشتق مرتبه دوم است. در طرح کنترلی پیشنهادی مولفه مشتق ولتاژ خازن با فیدبک جریان خازن به دلیل  بهره حلقه یکسان و قرینه، با همدیگر مقابله می‌کنند. لذا هر دوی آنها می‌توانند حذف شوند. بنابراین، از سنسور جریان خازن صرفه جویی شده است. در عوض تشدید فیلتر lcl توسط مولفه تناسبی و مشتق مرتبه دوم ولتاژ خازن میرا می‌شود. همچنین جهت اطمینان از پایداری سیستم یک فیلتر پایین گذر به مشتق مرتبه دوم در محدوده فرکانس قابل کنترل اضافه می‌شود. نتایج شبیه‌سازی سیستم بهساز توان پیل سوختی در شرایط مختلف بیانگر میرایی مناسب تشدید اینورتر متصل به شبکه، تزریق جریان با کیفیت مناسب به شبکه آلوده و هارمونیکی، پایداری و پاسخ دینامیکی مناسب سیستم پیشنهادی را تایید می‌کنند.

capacitor voltage comprehensive feedback procedure for lcl-based grid-connected pemfc power conditioning system in a weak and harmonics-polluted network

fuel cells have been noticed by researchers due to their high efficiency, low pollution, and high-power density in distributed generation systems. in this paper, an lcl-type grid-connected fuel cell system is analyzed in a harmonically distribution network. the lcl-filters can lead to resonance and instability despite their capability to attenuate harmonics. in this paper, a capacitor voltage full feedback scheme is investigated to attenuate the injected grid current distortion due to the grid voltage harmonics, and the full feedback function includes proportional, derivative, and second-derivative components. it is found that the derivative component counteracts the capacitor current feedback active damping, and both of them can be removed. thus, the current sensor for sensing the capacitor current is saved. instead, the lcl filter resonance is damped by the proportional and second-derivative feedback components, and a low-pass filter is added to the second-derivative component for ensuring a positive equivalent resistance within the full controllable frequency range. the simulation results of the fuel cell grid connected system in different situations confirm the suitable suppression of lcl resonance of grid-connected inverter, high-quality current injection to the harmonically distribution network.