MPPT-SAZE Algorithm for Solar PV Array Supplied Off a Z-Source and Dual-Inverter
Abstract:
This paper proposes a new single-stage solution for solar photovoltaic (PV) array powered series-connected 5-phase induction motors (SC5PIM) under open-end winding (OEW) supplied off a Z-source and dual-inverter, where the Z-source converter serves dual purposes. The first purpose is of maximum power point tracking (MPPT) by adjusting the duty ratio based on a sample-averaged zero-sequence elimination (SAZE) method in order to extract optimum power from the PV modules. Whereas the second purpose it serves is to feed the dual-inverter system of the SC5PIM-OEW topology, which has been investigated for the first time. Furthermore, the dual-Inverter system of SC5PIM-OEW topology is controlled using space vector pulse width modulation (SVPWM) technique with rotor flux-oriented control (FOC) strategy in order to produce a very high reliable adjustable speed drive system. The proposed topology and designed controller were modeled to run on the FPGA in real-time, using the OPAL-RT 4500 simulator under different environmental conditions. Simulation results clearly show that the designed controller can effectively track the rotor speed and obtain good dynamic performance, where the maximum and average error values are less than 0.5 rad/s of the reference speed signal during various conditions.
Résumé :
Ce document propose une nouvelle solution à un seul stade pour les moteurs à induction à cinq phases (SC5PIM) connectés en série à l'array photovoltaïque solaire (PV) sous enroulement ouvert (OEW) fournis à partir d'une source Z et d'un double invertisseur, où le convertisseur à source Z sert à des fins doubles. Le premier objectif est le suivi du point de puissance maximal (MPPT) en ajustant le ratio de tâche sur la base d'une méthode d'élimination de la séquence zéro moyenne (SAZE) d'échantillon afin d'extraire une puissance optimale des modules photovoltaïques. Le second objectif est d'alimenter le système à double invertisseur de la topologie SC5PIM-OEW, qui a été étudiée pour la première fois. En outre, le système à double invertisseur de la topologie SC5PIM-OEW est contrôlé en utilisant la technique de modulation de la largeur d'impulsion vectorielle spatiale (SVPWM) avec la stratégie de contrôle orienté vers le flux rotor (FOC) afin de produire un système de propulsion très fiable et réglable. La topologie proposée et le contrôleur conçu ont été modélisés pour fonctionner sur le FPGA en temps réel, en utilisant le simulateur OPAL-RT 4500 dans différentes conditions environnementales. Les résultats de la simulation montrent clairement que le contrôleur conçu peut tracer efficacement la vitesse du rotor et obtenir de bonnes performances dynamiques, où les valeurs d'erreur maximales et moyennes sont inférieures à 0,5 rad/s du signal de vitesse de référence dans diverses conditions.
Cite this:
S. Khadar, A. Y. Abdelaziz, Z. M. S.
Elbarbary and M. A. Mossa, "MPPT-SAZE Algorithm for Solar PV Array Powered
Series-Connected 5-Phase Induction Motors Supplied Off a Z-Source and
Dual-Inverter," in IEEE
Access, vol. 12, pp. 99002-99011, 2024, doi:
10.1109/ACCESS.2024.3429418.