CONTROLLO PREDITTIVO DI CONVERTITORI INTERCONNESSI IN UNA MICRORETE ISOLATA

A microgrid is a localized group of sources of electricity and storage that normally operates connected and in sync with the network electric, but which can be disconnected and operate autonomously, in dependence on physical and economic conditions. To ensure the correct operation of power converters operating in a microgrid is The use of a control scheme is essential. The scheme of Control has the task of managing the input and output signals of the converter, to control voltage, current and frequency of electricity so as to ensure maximum efficiency, and system security. With the development of microprocessors have been proposed new control schemes, including predictive control. One Very powerful predictive control strategy applied quite recently to the power electronics is the Model Predictive Control (MPC). The purpose of this thesis is to present and evaluate in the simulation environment MATLAB / Simulink the operation of a microgrid consisting of two power converters, one of the grid-former type and one of the grid-follower type, represented for a more practical approach respectively as the converter of a battery and the converter of a photovoltaic system (PV). The two topologies connected to the network operate via Model Predictive Control (MPC). The thesis is divided into four chapters, whose objective is to define the theoretical concepts necessary for the understanding of the control technique and the simulation results obtained about the two power converters previously introduced, and subsequently inserted into the microgrid with alternating variables, of which They want to evaluate power flows under different operating conditions. The simulation results, evaluated in the absence or presence of AC, linear and not, at the common coupling point of the microgrid, highlight the correct implementation of the predictive control algorithm and the solidity of the microgrid analyzed.

Una microrete è un gruppo localizzato di fonti d’energia elettrica e accumulo che normalmente opera connesso ed in sincronia con la rete elettrica, ma che può essere disconnesso e funzionare autonomamente, in dipendenza da condizioni fisiche ed economiche. Per garantire il corretto funzionamento dei convertitori di potenza operanti in una microrete è indispensabile l’utilizzo di uno schema di controllo. Lo schema di controllo ha il compito di gestire i segnali di ingresso e di uscita del convertitore, in modo da controllare la tensione, la corrente e la frequenza dell'energia elettrica in modo da garantire la massima efficienza e sicurezza del sistema. Con lo sviluppo dei microprocessori sono stati proposti nuovi schemi di controllo, tra cui il controllo predittivo. Una strategia di controllo predittivo molto potente applicata abbastanza recentemente all'elettronica di potenza è il Model Predictive Control (MPC). Lo scopo di questo elaborato di tesi è presentare e valutare nell’ambiente di simulazione MATLAB/Simulink il funzionamento di una microrete formata da due convertitori di potenza, uno del tipo grid-former ed uno del tipo grid-follower, rappresentati per un approccio più pratico rispettivamente come il convertitore di una batteria e il convertitore di un impianto fotovoltaico (FV). Le due topologie connesse alla rete operano tramite il Model Predictive Control (MPC). La tesi si divide in quattro capitoli, aventi l’obiettivo di definire i concetti teorici necessari alla comprensione della tecnica di controllo e dei risultati simulativi ottenuti circa i due convertitori di potenza precedentemente introdotti, e successivamente inseriti nella microrete a variabili alternate, della quale si vogliono valutare i flussi di potenza in diverse condizioni operative. I risultati simulativi, valutati in assenza o presenza di carichi AC, lineari e non, al punto di accoppiamento comune della microrete, evidenziano la corretta implementazione dell’algoritmo di controllo predittivo e la solidità della microrete analizzata.