Hierarchy control of hybrid power system

Abstract

In this thesis, we present a Hierarchical control of Hybrid Power Systems (HPS) that consist of a Wind Turbine, Photovoltaic Panels, connection to the AC utility, a Battery Bank, and a zonal model of a load. The hierarchical control system consists of lower level controllers for each generation and storage component developed using Sliding Mode Control (SMC), and Model Predictive Control (MPC). The supervisory controller objective is to supply the energy demand while maximizing usage of renewable sources, minimizing connection to the grid, and effective use of the available battery storage. The performance of the system is studied by means of simulations. The thesis presents HPS model development, control design and simulation results under different operating scenarios. The simulation results of the proposed hierarchical control shows a good performance of the system.

En esta tesis, se presenta un control jerárquico para un Sistema Híbrido de Potencia (SHP) que consiste en una turbina de viento, un panel solar, conexión a la utilidad AC, un banco de baterías y un modelo zonal de la carga. El nivel inferior del sistema de control jerárquico está constituido por controladores con el objetivo de controlar cada sistema de generación de energía y de los componentes de almacenamiento; las técnicas que se utilizaron en este nivel de la jerarquía son control por deslizamiento y control predictivo basado en modelos. En el nivel superior se encuentra el control supervisor cuyo objetivo es suplir la energía demandada por la carga mientras maximiza el uso de las fuentes renovables, minimiza el uso de la utilidad AC y maneja de una forma efectiva el almacenamiento de la energía de la batería. El comportamiento de todo el sistema es estudiado a través de simulaciones. La tesis presenta el modelo del SHP, el diseño del control y los resultados de simulación bajo diferentes escenarios de operación. Los resultados obtenidos del sistema propuesto muestran un buen comportamiento del sistema.