This paper proposes a method for frequency control of islanded microgrid with battery energy storage system. For frequency control of islanded microgrid, battery energy storage system uses a phase locked loop algorithm with positive sequence components for a fast frequency estimation. Microgrid is a power system with small inertia because it has small capacity generators and inverter systems for renewable energy. So, Islanded microgrid's frequency varies fast and large as small generation and load changes. To reduce frequency variation of islanded microgrid, it needs a device with fast frequency response. For fast frequency response, a fast frequency tracking is important. To show the validation of proposed fast frequency tracking algorithm, battery energy storage system with proposed algorithm is tested in microgrid pilot plant.
A microgrid is a small scale power system. The microgrid is operated in two operation modes, the grid-connected mode and the islanded mode. In the islanded mode, the frequency of a microgrid should be maintained constantly. For this, the balance between power supply and power demand during islanded mode should be met. In general, energy storage systems (ESSs) are used to solve power imbalance. In this paper, the frequency control effect of a Lithium-ion battery energy storage system (Li-ion BESS) has been tested on the hardware-in-the loop simulation (HILS) system environment.
The microgrid concept assumes a cluster of loads and microsources operating as a single controllable system that provides a new paradigm for defining the operation of distributed generation. This system can be operated as both grid-connected mode and islanded mode. In other words, the microgrid can be operated to meet their special need; such as economics in steady state and local reliability in islanded mode due to the grid fault. This paper presents the AGC (Automatic Generation Control) method for microgrid with EMS (Energy Management System).
Due to enhanced demands on quality, security and reliability of the electric power energy system, a microgrid has become a subject of special interest. In this paper, output characteristics of energy storage system (ESS) with an electric double layer capacitor (EDLC) and battery energy storage system (BESS) of a renewable energy based microgrid were analyzed under grid-connected and islanded operation modes. The microgrid which consists of photovoltaic and wind power turbine generators, diesel generator, ESS with an EDLC, BESS and loads was modeled using real time digital simulator. The results present the effective control patterns of the microgrid system.
In this paper, a coordinated state-of-charge (SOC) control strategy for the energy storage system (ESS) operating under microgrid islanded mode to stabilize the frequency and voltage was proposed. The proposed SOC control loop is made up of PI controller, which uses a SOC state of the energy storage system as an input and an auxiliary reference value of secondary control as an output. The SOC controller changes the auxiliary reference value of secondary control to charge or discharge the ESS. To verify the proposed control strategy, PSCAD/EMTDC simulation study was performed. The simulation results show that the SOC of the ESS can be regulated at the desired operating range without degrading the stabilizing control performance by proposed coordinated SOC control method.
Mansour, Henda Ben;Chaarabi, Lotfi;Jelassi, Khaled;Guerrero, Josep M.
International Journal of Computer Science & Network Security
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제22권3호
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pp.355-363
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2022
This paper presents the modeling for islanded hybrid AC/DC microgrid and the verification of the proposed supervisory controller for energy management for this microgrid. The supervisory controller allows the microgrid system to operate in different power flows through the proposed control algorithm, it has several roles in the management of the energy flow between the different components of the microgrid for reliable operation. The proposed microgrid has both essential objectives such as the maximum use of renewable energies resources and the reduction of multiple conversion processes in an individual AC or DC microgrids. The microgrid system considered for this study has a solar photovoltaic (PV), a wind turbine (WT), a battery (BT), and a AC/DC loads. A small islanded hybrid AC/DC microgrid has been modeled and simulated using the MATLAB-Simulink. The simulation results show that the system can maintain stable operation under the proposed supervisory controller when the microgrid is switched from one operating mode of energy flow to another.
With the high penetration of various sustainable energy sources, the control and protection of Microgrids has become a challenging problem considering the inherent current limitation feature of inverter-based Distributed Generators (DGs) and the bidirectional power flow in Microgrids. In this paper, a hybrid control and protection scheme is proposed, which combines the traditional inverse-time overcurrent protection with the biased differential protection for different feeders with different kinds of loads. It naturally accommodates various control strategies such as P-Q control and V-f control. The parameter settings of the protection scheme are analyzed and calculated through a fast Fourier transform algorithm, and the stability of the control strategy is discussed by building a small signal model in MATLAB. Different operation modes such as the grid-connected mode, the islanding mode, and the transitions between these two modes are ensured. A Microgrid model is established in PSCAD and the analysis results show that a Microgrid system can be effectively protected against different faults such as the single phase to ground and the three phase faults in both the grid-connected and islanded operation modes.
A microgrid is an aggregation of multiple distributed generators (DGs) such as renewable energy sources, conventional generators, and energy storage systems that provide both electric power and thermal energy. Generally, a microgrid operates in parallel with the main grid. However, there are cases in which a microgrid operates in islanded mode, or in a disconnected state. Islanded microgrid can change its operational mode to grid-connected operation by reconnection to the grid, which is referred to as synchronization. Generally, a single machine simply synchronizes with the grid using a synchronizer. However, the synchronization of microgrid that operate with multiple DGs and loads cannot be controlled by a traditional synchronizer, but needs to control multiple generators and energy storage systems in a coordinated way. This is not a simple job, considering that a microgrid consists of various power electronics-based DGs as well as alternator-based generators that produce power together. This paper introduces the results of research examining an active synchronizing control system that consists of the network-based coordinated control of multiple DGs. Consequently, it provides the microgrid with a deterministic and reliable reconnection to the grid. The proposed method is verified by using the test cases with the experimental setup of a microgrid pilot plant.
This paper proposes an indirect current control technique based on a proportional resonant (PR) approach for the seamless mode transfer of utility interactive inverters. Direct-current and voltage hybrid control methods have been used for inverter control under grid-connected and islanded modes. A large bandwidth can be selected due to the structure of single-loop control. However, this results in poor dynamic transients due to sudden changes of the controller during mode changes. Therefore, inverter control based on indirect current is proposed to improve the dynamic transients by consistently controlling the output voltage under all of the operation modes. A PR-based indirect current control topology is used in this study to maintain the load voltage quality under all of the modes. The design processes of the PR-based triple loop are analyzed in detail while considering the system stability and dynamic transients. The mode transfer techniques are described in detail for both sudden unintentional islanding and islanded mode voltage quality improvements. In addition, they are described using the proposed indirect control structure. The proposed method is verified by the PSiM simulations and laboratory-scale VDER-HILS experiments.
마이크로그리드(microgrid)의 독립적 운용방식(islanded operation mode)에서는 전력 공급량과 전력 수요량 사이의 균형을 맞추기 위하여 부하차단(load shedding) 기법이 사용된다. 기존의 부하차단 기법들은 부하의 요구량이 연속적인 값의 범위를 갖는다고 가정하였다. 그러나 일부 부하는 이산적인 정수 값을 사용하여 자신의 요구량을 나타낸다. 따라서 본 논문에서는 독립형 운용방식 환경에서 부하 요구량의 이산적인 특성을 고려한 부하차단 기법을 다중 에이전트 시스템을 이용하여 설계한다. 또한 시스템 구조, 에이전트 기능, 그리고 에이전트 간 통신 프로토콜을 추가로 정의 및 확장함으로써 시스템을 구현하였으며, 구현된 시스템을 기반으로 다양한 시나리오 환경에서의 실험을 통하여 그 성능을 증명하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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