Adaptive droop controller design for energy management system in DC microgrid architectures

Ahmet Kaysal; Selim Köroğlu; Yüksel Oğuz

Makale detayları

Adaptive droop controller design for energy management system in DC microgrid architectures

Yazarlar:

Ahmet Kaysal | Selim Köroğlu | Yüksel Oğuz

Yayıncı:

Pamukkale University

Ana Başlıklar:

Elektrik Mühendisliği (Diğer)

Dergi:

Pamukkale Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi Vol.29 Issue 7, pp.692-700

Belge Tipi:

Makale

Yayın Tarihi:

12/2023

Belge Dili:

İngilizce

Document ID (Org No.):

2001307472

pISSN:

2147-5881

Anahtar kelimeler:

Özet:

 In this study, the hierarchical two-level energy management system with an adaptive droop control approach is proposed for the microgrid system consisting of distributed generation units. The primary control layer controls the converters to transfer power from the distributed generation units as part of the hierarchical two-level control structure. The secondary control layer is used to improve current sharing accuracy and to provide DC bus voltage restoration. The DC microgrid system is analyzed using Thévenins equivalent model and Kirchhoffs laws. The distribution generation units current sharing parameters are obtained depending on the analysis results. The proposed adaptive droop control method is compared to the conventional droop control method. In the proposed system, the performance of the adaptive droop controller at 2250 W, where the demand is highest, is 9.65 better than the conventional method. Similarly, the proposed method performed 6.67 better in voltage regulation of the DC bus. The simulation results show that the designed control strategy increases the voltage restoration for the DC microgrid under variable operating conditions and provides better power sharing between the sources. Thus, the constraints of the conventional droop control method are improved by using the adaptive method.

 In this study, the hierarchical two-level energy management system with an adaptive droop control approach is proposed for the microgrid system consisting of distributed generation units. The primary control layer controls the converters to transfer power from the distributed generation units as part of the hierarchical two-level control structure. The secondary control layer is used to improve current sharing accuracy and to provide DC bus voltage restoration. The DC microgrid system is analyzed using Thévenins equivalent model and Kirchhoffs laws. The distribution generation units current sharing parameters are obtained depending on the analysis results. The proposed adaptive droop control method is compared to the conventional droop control method. In the proposed system, the performance of the adaptive droop controller at 2250 W, where the demand is highest, is 9.65 better than the conventional method. Similarly, the proposed method performed 6.67 better in voltage regulation of the DC bus. The simulation results show that the designed control strategy increases the voltage restoration for the DC microgrid under variable operating conditions and provides better power sharing between the sources. Thus, the constraints of the conventional droop control method are improved by using the adaptive method.

 In this study, the hierarchical two-level energy management system with an adaptive droop control approach is proposed for the microgrid system consisting of distributed generation units. The primary control layer controls the converters to transfer power from the distributed generation units as part of the hierarchical two-level control structure. The secondary control layer is used to improve current sharing accuracy and to provide DC bus voltage restoration. The DC microgrid system is analyzed using Thévenins equivalent model and Kirchhoffs laws. The distribution generation units current sharing parameters are obtained depending on the analysis results. The proposed adaptive droop control method is compared to the conventional droop control method. In the proposed system, the performance of the adaptive droop controller at 2250 W, where the demand is highest, is 9.65 better than the conventional method. Similarly, the proposed method performed 6.67 better in voltage regulation of the DC bus. The simulation results show that the designed control strategy increases the voltage restoration for the DC microgrid under variable operating conditions and provides better power sharing between the sources. Thus, the constraints of the conventional droop control method are improved by using the adaptive method.

 Bu çalışmada, dağıtık üretim birimlerinden oluşan mikro şebeke sistemi için uyarlamalı düşüş kontrolü yaklaşımına sahip hiyerarşik iki seviyeli bir enerji yönetim sistemi önerilmiştir. Hiyerarşik iki seviyeli kontrol yapısında dağıtık üretim birimlerinden aktarılacak güç, birincil kontrol katmanında dönüştürücülerin kontrol edilmesiyle sağlanmaktadır. İkincil kontrol katmanı, DC bara gerilim restorasyonunun sağlanması ve akım paylaşım doğruluğunun eşzamanlı olarak iyileştirilmesi amacıyla kullanılır. DC mikro şebeke sistemi Thévenin eşdeğer modeli ve Kirchhoff yasalarından faydalanılarak analiz edilmiştir. Dağıtık üretim birimlerinin akım paylaşım parametreleri, analiz sonuçlarına bağlı olarak elde edilmiştir. Önerilen uyarlanabilir düşüş kontrol yöntemi, geleneksel düşüş kontrol yöntemi ile karşılaştırılmıştır. Önerilen sistemde, talebin en yüksek olduğu 2250 Wlık güçte uyarlanabilir düşüş kontrolörün güç aktarımındaki performansı geleneksel yönteme göre 9.65 daha iyidir. Benzer şekilde önerilen yöntem, DC baranın gerilim regülasyonunda 6.67 daha iyi bir performans sergilemiştir. Sonuçlar göstermiştir ki tasarlanan kontrol stratejisinin değişken çalışma koşulları altında DC mikro şebeke için gerilim restorasyonunu arttırdığı ve kaynaklar arasında daha iyi bir güç paylaşımı sağladığını göstermektedir. Böylece geleneksel düşüş kontrol yöntemindeki kısıtlar uyarlanabilir yöntemin kullanılmasıyla iyileştirilmiştir.

Makale detayları

Adaptive droop controller design for energy management system in DC microgrid architectures

Yazarlar:

Ahmet Kaysal | Selim Köroğlu | Yüksel Oğuz

Yayıncı:

Pamukkale University

Ana Başlıklar:

Elektrik Mühendisliği (Diğer)

Dergi:

Pamukkale Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi Vol.29 Issue 7, pp.692-700

Belge Tipi:

Makale

Yayın Tarihi:

12/2023

Belge Dili:

İngilizce

Document ID (Org No.):

2001307472

pISSN:

2147-5881

Hierarchical energy management strategy

Microgrid

Adaptive droop controlHiyerarşik enerji yönetim stratejisi

Mikro şebeke

Uyarlanabilir düşüş kontrolü

Sayı

Makale detayları

Adaptive droop controller design for energy management system in DC microgrid architectures

Yazarlar: Ahmet Kaysal | Selim Köroğlu | Yüksel Oğuz

Yayıncı: Pamukkale University

Ana Başlıklar: Elektrik Mühendisliği (Diğer)

Dergi: Pamukkale Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi Vol.29 Issue 7, pp.692-700

Belge Tipi: Makale

Yayın Tarihi: 12/2023

Belge Dili: İngilizce

Document ID (Org No.): 2001307472

pISSN: 2147-5881

Hierarchical energy management strategy

Microgrid

Adaptive droop controlHiyerarşik enerji yönetim stratejisi

Mikro şebeke

Uyarlanabilir düşüş kontrolü

Sayı

Yazarlar:

Ahmet Kaysal | Selim Köroğlu | Yüksel Oğuz

Yayıncı:

Pamukkale University

Ana Başlıklar:

Elektrik Mühendisliği (Diğer)

Dergi:

Pamukkale Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi Vol.29 Issue 7, pp.692-700

Belge Tipi:

Makale

Yayın Tarihi:

12/2023

Belge Dili:

İngilizce

Document ID (Org No.):

2001307472

pISSN:

2147-5881