Control of alternative energy hybrid system for residential and low power applications

Abstract

This work presents the design and simulation of a control strategy for the interconnection of a hybrid alternative energy system capable of regulating the load’s voltage and controlling the power generation of the energy sources. The control strategy consists of controlling the power generated by each energy source, in a hierarchical form using sliding mode control, while taking in consideration factors that affect each power source and transform the power generated to suitable conditions for low power and residential applications. The hybrid alternative energy system is composed of photovoltaic cells, fuel cells and batteries. A mathematical equation to estimate the optimal voltage of photovoltaic systems for any solar irradiance and temperature conditions is proposed. Simulations of one or more systems interconnected to the load with the proposed control scheme, under different environmental and load conditions, are presented to show the efficacy of the method.

Este trabajo presenta el diseño y simulación de una estrategia de control, para la interconexión de sistemas de energías alternas, capaz de controlar la potencia generada por las fuentes de energías y conseguir una regulación de voltaje en la carga. La estrategia de control consiste en controlar la potencia generada por el sistema de energía alterna de forma jerárquica, usando control de modo deslizante, considerando factores que afectan los sistemas de energías y convirtiendo la potencia generada en condiciones adecuadas para poder ser utilizadas en aplicaciones residenciales y de baja potencia. El sistema hibrido de energía alterna está compuesto de celdas fotovoltaicas, celdas de combustible y baterías. Una ecuación matemática para estimar el punto de voltaje óptimo de las celdas fotovoltaicas para diferentes condiciones es propuesta. Simulaciones de uno o más sistemas interconectados con el esquema propuesto de control son presentados para demostrar la eficacia del método.