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High-Quality Power Generation Through Distributed Control of a Power Park Microgrid / Prodanovic, Milan in IEEE transactions on industrial electronics, Vol. 53 N° 5 (Octobre 2006) 

Public ISBD [article]  in IEEE transactions on industrial electronics > Vol. 53 N° 5 (Octobre 2006) . - 1471-1482 p. Titre : High-Quality Power Generation Through Distributed Control of a Power Park Microgrid Titre original : Production d'Electricité de Qualité par la Commande Distribuée d'une Micro-grille de Parc de Puissance Type de document : texte imprimé Auteurs : Prodanovic, Milan, Auteur ; Green, Timothy C., Auteur Article en page(s) : 1471-1482 p. Note générale : Génie Electique Langues : Anglais (eng) Mots-clés : Distributed  generation  Génération  distribuée  Inventer  Inventeur  Microgrid  Micro-grille  Power  quality  Qualité  de  puissance Index. décimale : 621 Ingénierie mécanique en général. Technologie nucléaire. Ingénierie électrique. Machinerie Résumé : Inverters are a necessary interface for several forms of distributed generation (DG) and where they form a microgrid they have the potential to offer high power quality. The challenge is to coordinate the actions of a group of inverters so that they offer the level of power quality known to be possible from fast local control of a single inverter. The case examined here is a power park of several inverter-based DG in relatively close proximity. A basic requirement is that the inverters regulate the grid voltage and share the real and reactive power demands according to their ratings. In small girds with high proportions of nonlinear and unbalanced loads it is also important to actively control the waveform quality in terms of harmonics, transient disturbances, and balance. Further, it is important that these duties are shared equally between the units rather than having one master unit taking the lead in the voltage control function. A constraint faced in designing a sharing system is the limited bandwidth of signal communication even over distances of a few meters. A control method is proposed that separates the control tasks in the frequency domain. Power sharing and voltage regulation are controlled centrally and commands are distributed through a low-bandwidth communication link. Waveform quality functions are controlled in high bandwidth controllers distributed to each local inverter. Experimental tests on a grid of three 10-kVA inverters are used to show that the method fully exploits the inherent fast response of the inverters while also ensuring voltage balance even with extreme load imbalance. It is shown that circulating currents are avoided during steady state and transients. Les inverseurs sont une interface nécessaire pour plusieurs formes de la génération distribuée (dg) et où ils forment un microgrid ils ont le potentiel d'offrir la qualité de puissance élevée. Le défi est de coordonner les actions d'un groupe d'inverseurs de sorte qu'elles offrent le niveau de la qualité de puissance connu pour être possibles de la commande locale rapide d'un inverseur simple. Le cas examiné ici est un parc de puissance de plusieurs dg inverseur-basée dans la proximité relativement étroite. Une condition de base est que les inverseurs règlent la tension de grille et partagent les demandes de vraie et réactive puissance selon leurs estimations. Dans de petits cerceaux avec des proportions élevées de charges non-linéaires et non équilibrées il est également important de commander activement la qualité de forme d'onde en termes d'harmoniques, perturbations passagères, et équilibre. De plus, il est important que ces fonctions soient partagées également entre les unités plutôt que d'avoir une unité principale prendre la tête dans l'opération de service de tension. Une contrainte faite face en concevant un système de partage est la largeur de bande limitée des distances d'excédent de communication de signal même de quelques mètres. On propose une méthode de contrôle qui sépare la commande charge dans le domaine de fréquence. Le partage de puissance et le règlement de tension sont commandés centralement et des commandes sont distribuées par une liaison de bas-largeur de bande. Des fonctions de qualité de forme d'onde sont commandées dans de hauts contrôleurs de largeur de bande distribués à chaque inverseur local. Des essais expérimentaux sur une grille de trois inverseurs 10-kVA sont employés pour prouver que la méthode exploite entièrement la réponse rapide inhérente des inverseurs tout en également assurant l'équilibre de tension même avec le déséquilibre extrême de charge. On lui montre que des courants de circulation sont évités pendant l'état d'équilibre et les coupures. DEWEY : 621 ISSN : 0278-0046 En ligne : proca@imperial.ac.uk [article] High-Quality Power Generation Through Distributed Control of a Power Park Microgrid = Production d'Electricité de Qualité par la Commande Distribuée d'une Micro-grille de Parc de Puissance [texte imprimé] / Prodanovic, Milan, Auteur ; Green, Timothy C., Auteur . - 1471-1482 p. Génie Electique Langues : Anglais (eng) in IEEE transactions on industrial electronics > Vol. 53 N° 5 (Octobre 2006) . - 1471-1482 p. Mots-clés : Distributed  generation  Génération  distribuée  Inventer  Inventeur  Microgrid  Micro-grille  Power  quality  Qualité  de  puissance Index. décimale : 621 Ingénierie mécanique en général. Technologie nucléaire. Ingénierie électrique. Machinerie Résumé : Inverters are a necessary interface for several forms of distributed generation (DG) and where they form a microgrid they have the potential to offer high power quality. The challenge is to coordinate the actions of a group of inverters so that they offer the level of power quality known to be possible from fast local control of a single inverter. The case examined here is a power park of several inverter-based DG in relatively close proximity. A basic requirement is that the inverters regulate the grid voltage and share the real and reactive power demands according to their ratings. In small girds with high proportions of nonlinear and unbalanced loads it is also important to actively control the waveform quality in terms of harmonics, transient disturbances, and balance. Further, it is important that these duties are shared equally between the units rather than having one master unit taking the lead in the voltage control function. A constraint faced in designing a sharing system is the limited bandwidth of signal communication even over distances of a few meters. A control method is proposed that separates the control tasks in the frequency domain. Power sharing and voltage regulation are controlled centrally and commands are distributed through a low-bandwidth communication link. Waveform quality functions are controlled in high bandwidth controllers distributed to each local inverter. Experimental tests on a grid of three 10-kVA inverters are used to show that the method fully exploits the inherent fast response of the inverters while also ensuring voltage balance even with extreme load imbalance. It is shown that circulating currents are avoided during steady state and transients. Les inverseurs sont une interface nécessaire pour plusieurs formes de la génération distribuée (dg) et où ils forment un microgrid ils ont le potentiel d'offrir la qualité de puissance élevée. Le défi est de coordonner les actions d'un groupe d'inverseurs de sorte qu'elles offrent le niveau de la qualité de puissance connu pour être possibles de la commande locale rapide d'un inverseur simple. Le cas examiné ici est un parc de puissance de plusieurs dg inverseur-basée dans la proximité relativement étroite. Une condition de base est que les inverseurs règlent la tension de grille et partagent les demandes de vraie et réactive puissance selon leurs estimations. Dans de petits cerceaux avec des proportions élevées de charges non-linéaires et non équilibrées il est également important de commander activement la qualité de forme d'onde en termes d'harmoniques, perturbations passagères, et équilibre. De plus, il est important que ces fonctions soient partagées également entre les unités plutôt que d'avoir une unité principale prendre la tête dans l'opération de service de tension. Une contrainte faite face en concevant un système de partage est la largeur de bande limitée des distances d'excédent de communication de signal même de quelques mètres. On propose une méthode de contrôle qui sépare la commande charge dans le domaine de fréquence. Le partage de puissance et le règlement de tension sont commandés centralement et des commandes sont distribuées par une liaison de bas-largeur de bande. Des fonctions de qualité de forme d'onde sont commandées dans de hauts contrôleurs de largeur de bande distribués à chaque inverseur local. Des essais expérimentaux sur une grille de trois inverseurs 10-kVA sont employés pour prouver que la méthode exploite entièrement la réponse rapide inhérente des inverseurs tout en également assurant l'équilibre de tension même avec le déséquilibre extrême de charge. On lui montre que des courants de circulation sont évités pendant l'état d'équilibre et les coupures. DEWEY : 621 ISSN : 0278-0046 En ligne : proca@imperial.ac.uk

Modeling, Analysis and Testing of Autonomous Operation of an Inverter-Based Microgrid / Pogaku, Nagaraju in IEEE transactions on power electronics, Vol. 22 N°2 (Mars 2007) 

Public ISBD [article]  in IEEE transactions on power electronics > Vol. 22 N°2 (Mars 2007) . - 613-625 p. Titre : Modeling, Analysis and Testing of Autonomous Operation of an Inverter-Based Microgrid Titre original : Modèle, analyse et examin du fonctionnement autonome d'un inverseur basé Microgrid Type de document : texte imprimé Auteurs : Pogaku, Nagaraju, Auteur ; Prodanovic, Milan, Auteur ; Green, Timothy C., Auteur Article en page(s) : 613-625 p. Note générale : Electronique Langues : Anglais (eng) Mots-clés : Inverter  Inverter  model  Microgrid  Power  control  Small-signal  stability  Inverseur  Modèle  d'inverseur  Micro-grille  Commande  de  puissance  Stabilité  d'un  petit  signal Index. décimale : 621.31 Production,approvisionnement et contrôle de l'électricité.Machines et appareils électriques.Mesure électrique.Magnétisme et électrostatique appliquées Résumé : The analysis of the small-signal stability of conventional power systems is well established, but for inverter based microgrids there is a need to establish how circuit and control features give rise to particular oscillatory modes and which of these have poor damping. This paper develops the modeling and analysis of autonomous operation of inverter-based microgrids. Each sub-module is modeled in state-space form and all are combined together on a common reference frame. The model captures the detail of the control loops of the inverter but not the switching action. Some inverter modes are found at relatively high frequency and so a full dynamic model of the network (rather than an algebraic impedance model) is used. The complete model is linearized around an operating point and the resulting system matrix is used to derive the eigenvalues. The eigenvalues (termed "modes") indicate the frequency and damping of oscillatory components in the transient response. A sensitivity analysis is also presented which helps identifying the origin of each of the modes and identify possible feedback signals for design of controllers to improve the system stability. With experience it is possible to simplify the model (reduce the order) if particular modes are not of interest as is the case with synchronous machine models. Experimental results from a microgrid of three 10-kW inverters are used to verify the results obtained from the model. L'analyse de la petite stabilité de signal des systèmes d'alimentation conventionnels est bien établie, mais pour l'inverseur a basé des micro-grilles il y a un besoin d'établir comment les dispositifs de circuit et de commande provoquent des modes oscillants particuliers et qui de ces derniers ont l'atténuation pauvre. Cet article développe modeler et l'analyse de l'opération autonome des micro-grilles basées par inverseur. Chaque module secondaire est modelé sous la forme de l'espace d'état et tous sont combinés ensemble sur une armature commune de référence. Le modèle capture le détail des boucles d'avertissement de l'inverseur mais pas de l'action de commutation. Quelques modes d'inverseur sont trouvés relativement à la fréquence et ainsi un plein modèle dynamique du réseau (plutôt qu'un modèle algébrique d'impédance) est employé. Le modèle complet est linéarisé autour d'un point de fonctionnement et la matrice résultante de système est employée pour dériver les valeurs propres. Les valeurs propres (nommées des « modes ») indiquent la fréquence et l'atténuation des composants oscillants dans la réponse passagère. Une analyse de sensibilité est également présentée qui aide à identifier l'origine de chacun des modes et identifie les signaux de retour possibles pour la conception des contrôleurs d'améliorer la stabilité de système. Avec l'expérience il est possible de simplifier le modèle (réduire l'ordre) si les modes particuliers ne sont pas d'intérêt comme cela est le cas pour les modèles synchrones de machine. Des résultats expérimentaux d'un microgrid de trois inverseurs 10-kW sont employés pour vérifier les résultats obtenus à partir du modèle. DEWEY : 621 ISSN : 0885-8993 RAMEAU : Traitement du signal En ligne : nagaraju.pogaku@imperial.ac.uk, milan.prodanovic@imperial.ac.uk, green@imperial. [...] [article] Modeling, Analysis and Testing of Autonomous Operation of an Inverter-Based Microgrid = Modèle, analyse et examin du fonctionnement autonome d'un inverseur basé Microgrid [texte imprimé] / Pogaku, Nagaraju, Auteur ; Prodanovic, Milan, Auteur ; Green, Timothy C., Auteur . - 613-625 p. Electronique Langues : Anglais (eng) in IEEE transactions on power electronics > Vol. 22 N°2 (Mars 2007) . - 613-625 p. Mots-clés : Inverter  Inverter  model  Microgrid  Power  control  Small-signal  stability  Inverseur  Modèle  d'inverseur  Micro-grille  Commande  de  puissance  Stabilité  d'un  petit  signal Index. décimale : 621.31 Production,approvisionnement et contrôle de l'électricité.Machines et appareils électriques.Mesure électrique.Magnétisme et électrostatique appliquées Résumé : The analysis of the small-signal stability of conventional power systems is well established, but for inverter based microgrids there is a need to establish how circuit and control features give rise to particular oscillatory modes and which of these have poor damping. This paper develops the modeling and analysis of autonomous operation of inverter-based microgrids. Each sub-module is modeled in state-space form and all are combined together on a common reference frame. The model captures the detail of the control loops of the inverter but not the switching action. Some inverter modes are found at relatively high frequency and so a full dynamic model of the network (rather than an algebraic impedance model) is used. The complete model is linearized around an operating point and the resulting system matrix is used to derive the eigenvalues. The eigenvalues (termed "modes") indicate the frequency and damping of oscillatory components in the transient response. A sensitivity analysis is also presented which helps identifying the origin of each of the modes and identify possible feedback signals for design of controllers to improve the system stability. With experience it is possible to simplify the model (reduce the order) if particular modes are not of interest as is the case with synchronous machine models. Experimental results from a microgrid of three 10-kW inverters are used to verify the results obtained from the model. L'analyse de la petite stabilité de signal des systèmes d'alimentation conventionnels est bien établie, mais pour l'inverseur a basé des micro-grilles il y a un besoin d'établir comment les dispositifs de circuit et de commande provoquent des modes oscillants particuliers et qui de ces derniers ont l'atténuation pauvre. Cet article développe modeler et l'analyse de l'opération autonome des micro-grilles basées par inverseur. Chaque module secondaire est modelé sous la forme de l'espace d'état et tous sont combinés ensemble sur une armature commune de référence. Le modèle capture le détail des boucles d'avertissement de l'inverseur mais pas de l'action de commutation. Quelques modes d'inverseur sont trouvés relativement à la fréquence et ainsi un plein modèle dynamique du réseau (plutôt qu'un modèle algébrique d'impédance) est employé. Le modèle complet est linéarisé autour d'un point de fonctionnement et la matrice résultante de système est employée pour dériver les valeurs propres. Les valeurs propres (nommées des « modes ») indiquent la fréquence et l'atténuation des composants oscillants dans la réponse passagère. Une analyse de sensibilité est également présentée qui aide à identifier l'origine de chacun des modes et identifie les signaux de retour possibles pour la conception des contrôleurs d'améliorer la stabilité de système. Avec l'expérience il est possible de simplifier le modèle (réduire l'ordre) si les modes particuliers ne sont pas d'intérêt comme cela est le cas pour les modèles synchrones de machine. Des résultats expérimentaux d'un microgrid de trois inverseurs 10-kW sont employés pour vérifier les résultats obtenus à partir du modèle. DEWEY : 621 ISSN : 0885-8993 RAMEAU : Traitement du signal En ligne : nagaraju.pogaku@imperial.ac.uk, milan.prodanovic@imperial.ac.uk, green@imperial. [...]