Contribution to Preventive Strategy for Harmonic Depollution in Grid-connected Photovoltaic System

Abstract

This thesis is a part of the research carried out on a single-stage three-phase grid-connected photovoltaic (PV) system with active power filtering capability by means of a three-level T-type inverter based-space vector modulation. The system is intended to fulfil many functions simultaneously such as power conversion, maximum power extraction from PV source, harmonic mitigation, and reactive power compensation. In order for the proposed system to achieve these tasks with a good dynamic performance, a new control strategy based on the fuzzy logic controller is developed. Fuzzy control has three main stages and each one requires many settings or a selection of parameters. A new approach to setting the scaling factors which considerably affect the system’s response is proposed. Furthermore, a methodology to properly set the fuzzy rules is suggested. The electrical power chain of the system comprises a farm of a PV source, three-level T-type inverter modified space vector switching controlled, inductor filter, non-linear load and the utility grid. To evaluate the performance of the proposed control, a Processor-in-the-Loop (PIL) is performed as a hardware verification of the inverter control algorithm using a low-cost STM32F4 Discovery board, while the power circuit plant is modelled in the host computer using Matlab/Simulink. The obtained results are very satisfactory and confirm the role of each component, especially in terms of maximum power tracking, power quality, unity power factor operation and control robustness.

Cette thèse fait partie de la recherche menée sur un système photovoltaïque (PV) triphasé connecté au réseau électrique avec une capacité de filtrage de puissance active au moyen d'une modulation vectorielle spatiale basée sur un onduleur de type T à trois niveaux. Le système est destiné à remplir de nombreuses fonctions simultanément, telles que la conversion de puissance, l'extraction de puissance maximale de la source PV, l'atténuation des harmoniques et la compensation de la puissance réactive. Afin que le système proposé réalise ces tâches avec de bonnes performances dynamiques, une nouvelle stratégie de contrôle basée sur le contrôleur à logique floue est développée. La commande floue comporte trois étapes principales et chacune nécessite de nombreux réglages ou sélections de paramètres. Une nouvelle approche pour définir les facteurs d'échelle qui affectent considérablement la réponse du système est proposée. En outre, une méthodologie pour définir correctement les règles floues est suggérée. La chaîne d'alimentation électrique du système comprend un parc d'une source PV, un onduleur à trois niveaux de type T à modulation vectorielle spatiale modifiée, un filtre inducteur, une charge non linéaire et le réseau électrique. Pour évaluer les performances du contrôle proposé, un processeur dans la boucle (PIL) est effectué en tant que vérification matérielle de l'algorithme de contrôle de l'onduleur à l'aide d'une carte de STM32F4 Discovery, tandis que la centrale électrique est modélisée dans l'hôte ordinateur avec Matlab/Simulink. Les résultats obtenus sont très satisfaisants et confirment le rôle de chaque composant, notamment en termes de poursuite de puissance maximale, de qualité de puissance, de fonctionnement à facteur de puissance unitaire et de robustesse de commande.