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Interfacing Renewable Energy Sources to the Utility Grid Using a Three-Level Inverter / Alepuz, Salvador 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) . - 1504-1511 p. Titre : Interfacing Renewable Energy Sources to the Utility Grid Using a Three-Level Inverter Titre original : Sources d'Energie Renouvelable de Interface à la Grille de Service à l'Aide d'un Inverseur à Trois Nivaux Type de document : texte imprimé Auteurs : Alepuz, Salvador, Auteur ; Busquets-Monge, Sergio, Auteur ; Bordonau, Josep Article en page(s) : 1504-1511 p. Note générale : Génie Electrique Langues : Anglais (eng) Mots-clés : Distributed  power  generation  Production  d'électricité  distribuée  Grid  interface  Interface  de  grille  Multilevel  conversion  Conversion  à  multiniveaux  Multivariable  control  Commande  multivariable  Photooltaic  power  system  Système  d'alimentation  photovoltaïque  Three-level  inverter  Inverseur  à  trois  nivaux  Wind  power  system  Système  d'alimentation  de  vent Index. décimale : 621 Ingénierie mécanique en général. Technologie nucléaire. Ingénierie électrique. Machinerie Résumé : This paper presents a novel approach for the connection of renewable energy sources to the utility grid. Due to the increasing power capability of the available generation systems, a three-level three-phase neutral-point-clamped voltage-source inverter is selected as the heart of the interfacing system. A multivariable control law is used for the regulator because of the intrinsic multivariable structure of the system. A current source (playing the role of a generic renewable energy source) is connected to the grid using a three-level inverter in order to verify the good performance of the proposed approach. Large- and small-signal d-q state-space averaged models of the system are obtained and used to calculate the multivariable controller based on the linear quadratic regulator technique. This controller simultaneously regulates the dc-link voltage (to operate at the maximum power point of the renewable energy source), the mains power factor (the power is delivered to the grid at unity power factor), and the dc-link neutral-point voltage balance. With the model and regulator presented, a specific switching strategy to control the dc-link neutral-point voltage is not required. The proposed controller can be used for any application, since its nature makes possible the control of any system variable. The good performance of the presented interfacing solution in both steady-state and transient operation is verified through simulation and experimentation using a 1-kW neutral-point-clamped voltage-source-inverter prototype, where a PC-embedded digital signal processor board is used for the controller implementation. Cet article présente une approche de roman pour le raccordement des sources d'énergie renouvelable à la grille de service. En raison des possibilités croissantes de puissance des systèmes disponibles de génération, un inverseur neutre-point-maintenu triphasé à trois nivaux de tension-source est choisi comme coeur du système d'interface. Une loi multivariable de commande est employée pour le régulateur en raison de la structure multivariable intrinsèque du système. Une source courante (jouant le rôle d'une source d'énergie renouvelable générique) est reliée à la grille à l'aide d'un inverseur à trois nivaux afin de vérifier la bonne exécution de l'approche proposée. Le grand- et small-signal des modèles ramenés à une moyenne de d-q parespace du système sont obtenus et employés pour calculer le contrôleur multivariable basé sur la technique quadratique linéaire de régulateur. Ce contrôleur règle simultanément la tension de C.C-lien (pour fonctionner au point maximum de puissance de la source d'énergie renouvelable), le facteur de puissance de forces (la puissance est fournie à la grille au facteur de puissance d'unité), et l'équilibre de tension de neutre-point de C.C-lien. Avec le modèle et le régulateur a présenté, une stratégie spécifique de commutation pour commander la tension de neutre-point de C.C-lien n'est pas exigé. Le contrôleur proposé peut être employé pour n'importe quelle application, puisque sa nature rend la commande possible de n'importe quelle variable de système. La bonne exécution de la solution de interface présentée dans l'opération équilibrée et passagère est vérifiée par la simulation et l'expérimentation en utilisant un prototype de tension-source-inverseur neutre-point-maintenu par 1-kW, où un panneau PC-incorporé de processeur de signal numérique est employé pour l'exécution de contrôleur. DEWEY : 621 ISSN : 0278-0046 En ligne : sergio.busquets@upc.edu [article] Interfacing Renewable Energy Sources to the Utility Grid Using a Three-Level Inverter = Sources d'Energie Renouvelable de Interface à la Grille de Service à l'Aide d'un Inverseur à Trois Nivaux [texte imprimé] / Alepuz, Salvador, Auteur ; Busquets-Monge, Sergio, Auteur ; Bordonau, Josep . - 1504-1511 p. Génie Electrique Langues : Anglais (eng) in IEEE transactions on industrial electronics > Vol. 53 N° 5 (Octobre 2006) . - 1504-1511 p. Mots-clés : Distributed  power  generation  Production  d'électricité  distribuée  Grid  interface  Interface  de  grille  Multilevel  conversion  Conversion  à  multiniveaux  Multivariable  control  Commande  multivariable  Photooltaic  power  system  Système  d'alimentation  photovoltaïque  Three-level  inverter  Inverseur  à  trois  nivaux  Wind  power  system  Système  d'alimentation  de  vent Index. décimale : 621 Ingénierie mécanique en général. Technologie nucléaire. Ingénierie électrique. Machinerie Résumé : This paper presents a novel approach for the connection of renewable energy sources to the utility grid. Due to the increasing power capability of the available generation systems, a three-level three-phase neutral-point-clamped voltage-source inverter is selected as the heart of the interfacing system. A multivariable control law is used for the regulator because of the intrinsic multivariable structure of the system. A current source (playing the role of a generic renewable energy source) is connected to the grid using a three-level inverter in order to verify the good performance of the proposed approach. Large- and small-signal d-q state-space averaged models of the system are obtained and used to calculate the multivariable controller based on the linear quadratic regulator technique. This controller simultaneously regulates the dc-link voltage (to operate at the maximum power point of the renewable energy source), the mains power factor (the power is delivered to the grid at unity power factor), and the dc-link neutral-point voltage balance. With the model and regulator presented, a specific switching strategy to control the dc-link neutral-point voltage is not required. The proposed controller can be used for any application, since its nature makes possible the control of any system variable. The good performance of the presented interfacing solution in both steady-state and transient operation is verified through simulation and experimentation using a 1-kW neutral-point-clamped voltage-source-inverter prototype, where a PC-embedded digital signal processor board is used for the controller implementation. Cet article présente une approche de roman pour le raccordement des sources d'énergie renouvelable à la grille de service. En raison des possibilités croissantes de puissance des systèmes disponibles de génération, un inverseur neutre-point-maintenu triphasé à trois nivaux de tension-source est choisi comme coeur du système d'interface. Une loi multivariable de commande est employée pour le régulateur en raison de la structure multivariable intrinsèque du système. Une source courante (jouant le rôle d'une source d'énergie renouvelable générique) est reliée à la grille à l'aide d'un inverseur à trois nivaux afin de vérifier la bonne exécution de l'approche proposée. Le grand- et small-signal des modèles ramenés à une moyenne de d-q parespace du système sont obtenus et employés pour calculer le contrôleur multivariable basé sur la technique quadratique linéaire de régulateur. Ce contrôleur règle simultanément la tension de C.C-lien (pour fonctionner au point maximum de puissance de la source d'énergie renouvelable), le facteur de puissance de forces (la puissance est fournie à la grille au facteur de puissance d'unité), et l'équilibre de tension de neutre-point de C.C-lien. Avec le modèle et le régulateur a présenté, une stratégie spécifique de commutation pour commander la tension de neutre-point de C.C-lien n'est pas exigé. Le contrôleur proposé peut être employé pour n'importe quelle application, puisque sa nature rend la commande possible de n'importe quelle variable de système. La bonne exécution de la solution de interface présentée dans l'opération équilibrée et passagère est vérifiée par la simulation et l'expérimentation en utilisant un prototype de tension-source-inverseur neutre-point-maintenu par 1-kW, où un panneau PC-incorporé de processeur de signal numérique est employé pour l'exécution de contrôleur. DEWEY : 621 ISSN : 0278-0046 En ligne : sergio.busquets@upc.edu