Control of Electronic Power Converters for Low-Voltage Microgrids

The dissertation focuses on the management of master/slave microgrid architectures, where distributed energy resources (DERs) are interfaced to the grid by means of conventional current-driven power electronics interfaces and the microgrid is interfaced to the mains via a voltage-driven utility interface converter. The so called power-based control is proposed to regulate the contribution to microgrid needs from the energy resources that are available. The control approach ensures an accurate active and reactive power sharing among DERs that takes into account both local (i.e., DER level) and global (i.e., microgrid level) constraints. The described general approach to microgrid control is underpinned by the conservative power theory, which offers a meaningful, robust, and computationally efficient method to manage power quantities referring to different grid nodes.

La tesi è focalizzata sulla gestione delle architetture di microrete di tipo master/slave, dove le risorse energetiche distribuite (DERs) sono connesse alla microrete per mezzo di convenzionali convertitori elettronici di interfaccia comandati in corrente mentre la microrete è interfacciata alla rete principale tramite un convertitore di interfaccia comandato in tensione. Il cosiddetto power-based control è utilizzato per regolare, al punto di saldo della microrete, il contributo di potenza da parte delle risorse energetiche disponibili. L'approccio di controllo garantisce un’accurata suddivisione del fabbisogno di potenza attiva e reattiva tra le DERs, tenendo conto di vincoli sia locali (i.e., a livello di DER) sia globali (i.e., a livello di microrete). L'approccio descritto per il controllo delle microreti si fonda sulla teoria conservativa delle potenze, la quale offre un metodo efficace, robusto e computazionalmente efficiente per la gestione di flussi di potenza controllabili attraverso nodi di rete distribuiti.