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Othman Abdulhadi Taha

M.Sc.E.E. Othman Abdulhadi Taha  

"Cuk Converter Circuit Controller Design and Implementation"   

Die Energieerzeugung aus regenerativen Quellen wie Windenergie, Photovoltaik usw. hat in den letzten Jahren eine enorme Bedeutung gewonnen. Der Anschluss von dezentralen Ener-gieerzeugungssystemen aus regenerativen Energiequellen an das öffentliche Netz ist jedoch nicht möglich ohne geeignete, leistungselektronische Umwandlungssysteme. In der vorlie-genden Arbeit wird dieses Thema in Angriff genommen ein neuer Ansatz für den hybriden Anschluss von Photovoltaik- und Windenergieanlagen über einen einzelnen Umrichter vor-geschlagen. Das in den Forschungsarbeiten untersuchte System nutzt dazu einen Mehrstu-fen-Wechselrichters mit in Reihe geschalteten H-Brücken (5L-CHB-VSI) und bietet Vorteile bei Kosten, Wartung und insbesondere bei der Verfügbarkeit der Energieerzeugung unter wechselnden Witterungsbedingungen. Die Flexibilität des Hybridsystems ermöglicht, je nach Verfügbarkeit der PV- oder Windenergie verschiedene Betriebsarten, die im Rahmen der Arbeit in allen Details berücksichtigt werden. Das vorgeschlagene und untersuchte System stellt eine gute Lösung für die Netzintegration von kleinen Erzeugungssystemen in ländlichen oder abgelegenen Gebieten in Entwicklungsländern dar. 
 
Jede Phase des 5L-CHB-VSI besteht aus zwei in Reihe geschalteten einphasigen H-Brücken, die über getrennte DC-Zwischenkreise gespeist werden. Daher ist ein Hybridbetrieb möglich, indem die Gleichspannungseingänge aus verschiedenen Energiequellen gespeist werden. Im betrachteten Fall sind die H-Brücken entweder mit einem PV-String oder einem Gleichrichter verbunden, der von einem an einer Windturbine gekoppelten Generator gespeist wird.. Die Netzanbindung wurde unter Verwendung einer spannungsorientierten Regelung mit einer zusätzlichen Vorsteuerung durchgeführt. Das vorgeschlagene Verfahren kann die Wirk- und die Blindleistung am Anschlusspunkt getrennt regeln.
 
Es werden zwei Arten der Vorsteuerungen mit unterschiedlichen Zielen vorgestellt. Die erste basiert auf der Addition eines Nullspannungssystems und symmetriert die eingespeisten Ströme im Fall einer unsymmetrischen Spannungserzeugung, die z. B. durch Modellfehlan-passung, partielle Verschattung an der PV, wechselnde Wetterbedingungen entstehen kann. Die zweite befasst sich mit der Umverteilung der generierten Leistung zwischen den einzel-nen Zellen einer Phase. Diese Vorsteuerung wird durch die Einstellung des Betriebspunktes mit der maximalen Leistungsabgabe (MPP) für jede der angeschlossenen Energiequelle be-einflusst, welche hier ohne Verwendung von zusätzlichen DC-DC-Wandlern, die in herkömm-lichen Ansätzen notwendig sind, ausgeführt ist.
 
Das vorgeschlagene Regelverfahren - einschließlich einer der Vorsteuerung vom Modulati-onsindex - wurde unter Verwendung eines einzelnen DSP realisiert. Darüber hinaus wurden im selben DSP die verwendeten Arten der Pulsweitenmodulation (PS-PWM) sowie (SPM) implementiert. Experimentelle Ergebnisse gewonnen an einem Laboraufbau bestätigen die theoretischen Überlegungen. Die PV-Module wurden im Labor mit Hilfe von programmierba ren Gleichstromquellen und die Windturbinen mit Permanentmagnet-Synchrongeneratoren emuliert. Die Ergebnisse zeigen den flexiblen Betrieb des Systems durch den einzelnen MPPT-Betrieb für jede H-Brückenzelle und die symmetrische Injektion der Leistung auch un-ter unsymmetrischen Bedingungen. Die Möglichkeit, zwischen Stern- und Delta- Konfigurati-on der Wechselrichtertopologie umzuschalten, wurde vorgeschlagen und analysiert, um die Leistungsfähigkeit der Netzintegration und die Effizienz der Umwandlung zu erhöhen.