Hysteresis control for a grid connected dual-buck inverter

• Bolaños-Navarrete, Mario Andrés ^[1] ; Bastidas-Rodríguez, Juan David ^[1] ; Osorio, Gustavo Adolfo ^[1]
  1. [1] Univiersidad Nacional de Colombia
• Localización: Revista UIS Ingenierías, ISSN-e 2145-8456, ISSN 1657-4583, Vol. 20, Nº. 1, 2021 (Ejemplar dedicado a: Revista UIS Ingenierías), págs. 1-10
• Idioma: inglés
• Títulos paralelos:
  • Control por histéresis para un inversor buck-dual conectado a la red
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• Resumen
  • español

    Los inversores monofásicos son ampliamente usados en diferentes aplicaciones de energías renovables. Aunque típicamente se usa el inversor de puente completo, el inversor buck-dual provee una ventaja  importante porque elimina el problema de posibles cortos-circuitos. Sin embargo, las soluciones reportadas en la literatura requieren inductores adicionales, usan controladores lineales diseñados para un punto de operación, o no se pueden usar en aplicaciones de conexión a la red. En este artículo se presenta un control por histéresis para un inversor monofásico buck-dual de puente completo con conexión a la red para inyección de corriente activa. En particular, se presenta el modelo matemático en variables de estado y se obtienen condiciones analíticas para garantizar la evolución de la dinámica de error dentro de un conjunto con límites establecido por el diseñador. Además, se discuten los elementos para diseñar la banda muerta requerida en la transición entre los semi-ciclos positivos y negativos de la tensión de la red. Finalmente, los resultados de simulación validan las principales características del controlador propuesto, así como el diseño de la banda muerta.

  • English

    Single-phase inverters are widely used in different renewable energy applications. Although the full-bridge inverter is typically used, dual-buck inverters provide an important advantage, since they eliminate the shoot-through problems. However, solutions proposed in the literature require additional inductors, use linear controllers designed around an operation point, or cannot be used in grid-connected applications. This paper presents a hysteresis current control of a single-phase dual-buck full-bridge inverter for grid-connected active power injection. Includes the dynamical model in state variables, as well as analytical conditions to guarantee the evolution of the error dynamics in a set with boundaries defined by the designer. Moreover, the paper provides guidelines for the design of the dead band required for the transitions between the positive and negative semi-cycles (and vice-versa) of the grid voltage. Finally, simulation results validate the main features of the controller as well as the design of the dead band.