Repositorio
Institucional

Reyes, Marcelo E.

A Low-Cost Evaluation Tool for Synchronization Methods in Three-Phase Power Systems

MDPI

APPLIED SCIENCES-BASEL

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The use of renewable energy sources (RESs) together with energy storage systems (ESSs) allows for smoothing power variations, thus improving power backup capabilities and power quality in the electric power grid. These applications require power converters to transfer energy between the renewable generator or energy storage and the power grid. In any case, the control algorithm of the power converter requires the synchronization method to provide a correct estimation of the instantaneous voltage of the power grid. This work provides engineers and researchers with an accessible platform at a low cost (less than USD 100) and a methodology for the experimental validation of digital synchronization algorithms as a step before their implementation in grid-connected equipment. The methodology evaluates the performance of the digital algorithms when there are variations in amplitude, frequency, phase, and harmonic content in the emulated three-phase power grid, as well as the execution times (tex), while a digital platform emulates the electrical signals and generates reference signals for the evaluation. To illustrate this proposal, two synchronization algorithms-SRF-PLL and DSOGI-PLL with a low-pass filter-are implemented in a digital controller and tested. The evaluation tool confirms the algorithms' performance and shows that the execution time of DSOGI-PLL is 91% longer than that of SRF-PLL, which is well known in the literature.El uso de fuentes de energía renovables (FER) junto con sistemas de almacenamiento de energía (SAE) permite suavizar las variaciones de potencia, mejorando así la capacidad de respaldo y la calidad de la energía en la red eléctrica. Estas aplicaciones requieren convertidores de potencia para transferir energía entre el generador renovable o el sistema de almacenamiento y la red eléctrica. En cualquier caso, el algoritmo de control del convertidor de potencia requiere un método de sincronización para proporcionar una estimación precisa de la tensión instantánea de la red. Este trabajo ofrece a ingenieros e investigadores una plataforma accesible a bajo costo (menos de 100 USD) y una metodología para la validación experimental de algoritmos de sincronización digital como paso previo a su implementación en equipos conectados a la red. La metodología evalúa el rendimiento de los algoritmos digitales ante variaciones de amplitud, frecuencia, fase y contenido armónico en la red eléctrica trifásica emulada, así como los tiempos de ejecución (tex), mientras que una plataforma digital emula las señales eléctricas y genera señales de referencia para la evaluación. Para ilustrar esta propuesta, se implementaron y probaron dos algoritmos de sincronización —SRF-PLL y DSOGI-PLL con filtro paso bajo— en un controlador digital. La herramienta de evaluación confirma el rendimiento de los algoritmos y muestra que el tiempo de ejecución de DSOGI-PLL es un 91 % mayor que el de SRF-PLL, un hecho bien conocido en la literatura.

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digital algorithms

digital control

evaluation tool

phase-locked loop

synchronism method

synchronism techniques

10.3390/app15031176

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DC-OFFSET

PLL

DC-OFFSET

PLL

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WOS:001418459400001

A Low-Cost Evaluation Tool for Synchronization Methods in Three-Phase Power Systems

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APPLIED SCIENCES-BASEL

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Engineering, Multidisciplinary

Materials Science, Multidisciplinary

Physics, Applied

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The Chilean Government [ANID BECAS/DOCTORADO NACIONAL 21231463, ANID/FONDEQUIP/EQM210178, UBB INN I+D 23-54]

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