SVEUČILIŠTE U ZAGREBU

FAKULTET ELEKTROTEHNIKE I RAČUNARSTVA

ZAVRŠNI RAD br. 4399

ANALIZA UTJECAJA UČINSKIH PRETVARAČA NA KVALITETU

ELEKTRIČNE ENERGIJE U MIKROMREŽAMA

Sofija Kranjčec

Mentor: Prof.dr.sc. Viktor Šunde

Zagreb, lipanj 2016.

SadržajUvod..................................................................................................................................................4

1. Distribucijske mreže budućnosti...............................................................................................5

1.1. Virtualne elektrane............................................................................................................7

1.2. Mikromreže.......................................................................................................................8

1.3. Osnovne tehnologije mikromreža...................................................................................10

2. Distribuirana proizvodnja.......................................................................................................11

3. Primjena učinske elektronike u distribuiranim sustavima mikromreža................................14

4. Uređaji učinske elektronike za solarne sustave.....................................................................17

4.1. Fotonaponske ćelije.........................................................................................................17

4.2. Podjela pretvarača prema načinu spajanja na skup fotonaponskih modula....................19

4.3. Osnovne topologije pretvarača za solarne sustave.........................................................21

4.4. Utjecaj pretvarača na kvalitetu električne energije u solarnim sustavima......................25

4.5. Upravljački i regulacijski sustav solarnih elektrana..........................................................27

5. Uređaji učinske elektronike za vjetroelektrane.....................................................................33

5.1. Vjetroelektrane i vjetroagregati......................................................................................33

5.2. Podjela vjetroelektrana s obzirom na stupanj upotrebe uređaja učinske elektronike.....34

5.3. Osnovne topologije pretvarača za vjetroelektrane..........................................................37

5.4. Utjecaj pretvarača na kvalitetu električne energije u vjetroelektranama........................38

5.5. Upravljački i regulacijski sustavi vjetroelektrana.............................................................41

6. Uređaji učinske elektronike za skladištenje energije.............................................................43

6.1. Baterijski spremnici energije...........................................................................................43

6.2. Učinska elektronika u baterijskim spremnicima energije................................................44

6.3. Upravljanje i regulacija skladištenja energije...................................................................46

Zaključak.........................................................................................................................................48

Literatura........................................................................................................................................50

Uvod

Rast i razvoj gospodarstva, ekonomije, tehnologije pa slijedno tome i svih

ljudskih djelatnosti, možemo promatrati još od prve industrijske revolucije. Izumi

toga vremena uzrokovali su daljnji razvoj i izgled svijeta u kojem danas živimo.

Veliki porast svjetske populacije i njenog standarda života doveli su do nezasitnog

porasta potražnje za električnom energijom. Poznato je kako su tradicionalni izvori

električne energije još uvijek najzastupljeniji, ali istovremeno neprihvatljivi za

dugoročan i održiv energetski rast i razvoj.

U posljednjih se nekoliko godina stoga daje naglasak na primjenu i razvoj novih

decentraliziranih tehnologija za proizvodnju električne energije koje bi bile

implementirane u već postojeću distribucijsku mrežu. Rad takvih aktivnih

distribucijskih mreža budućnosti temelji se na razvoju nekoliko osnovnih

tehnologija: distribuirana proizvodnja, skladištenje energije, interkonekcijski

sklopovi, upravljački sustav.

Svaka od ovih tehnologija u svom radu koristi uređaje učinske elektronike čija je

uloga višestruka: služe kao sučelja i interkonekcijski sklopovi, prilagođavaju

karakteristike izlazne struje i napona na normama propisane vrijednosti iskoristive

u javnoj elektroenergetskoj mreži, upravljaju i nadziru cijelim sustavom, služe za

skladištenje energije, siguran rad u otočnom pogonu itd.

Kao i svaka realna tehnologija, tako i uređaji učinske elektronike imaju izvjesne

nedostatke te svojom primjenom utječu na kvalitetu električne energije. Najštetniji

utjecaj očituje se u prisutnosti viših harmonika u valnim oblicima izlaznih napona i

struja učinskih pretvarača što dovodi do niza drugih problema. U svrhu daljnjeg

razvoja i široke primjene mikromreža, pitanje vezano za smanjenje negativnog

utjecaja učinskih pretvarača na kvalitetu električne energije postaje izazov u

proučavanju učinske elektronike danas.

Kroz ovaj rad predstavljen je rad aktivnih mreža kroz njene osnovne tehnologije.

Razmotrene su osnovne topologije, način implementacije i utjecaj učinskih

4

pretvarača na kvalitetu električne energije implementiranih unutar sustava solarnih

elektrana, vjetroelektrana i baterijskih spremnika električne energije.

1. Distribucijske mreže budućnosti

Porast potrošnje električne energije i sve veće opterećenje distribucijskih

mreža uzrokovani su brzorastućom svjetskom populacijom i ekonomijom.

Predviđanja za porast potrošnje električne energije u bliskoj budućnosti

zabrinjavajuća su u smislu gospodarske i ekološke održivosti. Naime, godišnja

energetski izvještaj OECD-ove Međunarodne agencije za energiju (International

Energy Agency-IEA) iz 2013. godine kazuje kako je ukupna svjetska potražnja za

primarnom energijom od 2000. do 2010. godine porasla za 26%. Ukoliko se

nastavi sa trenutnom politikom potrošnje, predviđeni porast u iskorištavanju

primarnih oblika energije do 2035. godine dosegao bi čak 45%, a ukupna

potrošnja električne energije porasla bi za enormnih 81%. Zemlje koje prednjače u

potrošnji su Kina i Indija na koje otpada čak 70% ukupnog svjetskog porasta u

potrošnji električne energije[8]. Osim ekonomskog porasta, spomenute zemlje

postaju vodeće u emisiji ugljičnog dioksida i ostalih stakleničkih plinova, te kao

takve, ozbiljna prijetnja ekološkoj održivosti. Istovremeno unatoč porasta životnog

standarda velikog broja svjetske populacije, u današnje vrijeme čak dvije milijarde

ljudi uopće nemaju pristup električnoj energiji. Daljnjim porastom svjetske

populacije ovaj broj će također rasti.

Dosadašnjom politikom iskorištavanja tradicionalnih izvora energije, sveprisutna

brzorastuća potražnja za električnom energijom postaje neprihvatljiva i dugoročno

neodrživa. Upravo je elektroenergetski sustav taj koji mora efikasno reagirati na

ovakvu nezasitnu potražnju energije jer je njegov osnovni zadatak održavanje

ravnoteže između proizvodnje i potrošnje električne energije. Kako bi se

dugoročno zadovoljila potražnja za energijom, a istovremeno se osigurao održiv

energetski rast i razvoj, potrebno je razvijati i primjenjivati nove tehnologije i

koncepte u proizvodnji i prijenosu električne energije. Posebno se ističe potreba za

5

obnovljivim izvorima koji bi omogućili decentraliziranu proizvodnju električne

energije, bližu krajnjim korisnicima. Njihovom integracijom u već postojeću

energetsku mrežu moguće je povećanje pouzdanosti i kvalitete električne energije

te održivost na konkurentnom liberaliziranom tržištu. Iskorištavanje električne

energije dobivene iz obnovljivih izvora u posljednje vrijeme doživljava veliki rast,

uglavnom zbog državnih financijskih poticajnih mjera.

Slika 1. Tradicionalni sustav distribucijske mreže a), i sustav distribucijske mreže budućnosti b), [6]

Distribucijske mreže budućnosti moraju se prilagođavati novim tehnološkim

promjenama, usklađujući pri tome zahtjeve vezane uz zaštitu okoliša sa

zahtjevima vezanim uz trgovinu. Na razini distribucije zahtijeva se:

razvoj distribucijskih mreža s distribuiranom proizvodnjom

razvoj distribucijskih mreža koje omogućavaju upravljanje zahtjevima

korisnika za energijom preko naprednih mjernih sustava

razvoj distribucijskih mreža koje koriste tehnologije dinamičkog upravljanja

prijenosom, te koje koriste poboljšane razine sigurnosti, kvalitete i

pouzdanosti i dostupnost električne energije

Usporedni prikaz tradicionalnog sustava distribucijske mreže i sustava

distribucijske mreže budućnosti s prikazanim elementima sustava i tokom energije

prikazuje slika1. Implementiranjem ovih zahtjeva u već postojeću distribucijsku

mrežu, one se pretvaraju iz pasivnih u aktivne distribucijske mreže. Slika 2.

predstavlja usporedni prikaz tokova snaga u pasivnoj i aktivnoj mreži. Pojam

6

aktivne mreže podrazumijeva distribucijsko donošenje odluka i upravljanje te

dvosmjerni tok snaga.

Slika 2. Prikaz toka snage u a) pasivnoj, b) aktivnoj mreži; [5]

Za realizaciju aktivnih distribucijskih elektroenergetskih mreža koje bi zadovoljile

predstavljeni koncepcijski sustav nužne su:

virtualne elektrane

mikromreže

1.1. Virtualne elektrane

7

Virtualne elektrane su udruženja distribuiranih izvora energije, spremnika

energije i upravljivih trošila koja koriste iste ili različite tehnologije za proizvodnju

električne energije. Mogu biti komercijalne ili autonomne. Prostorno su dislocirane

i priključene u raznim dijelovima razdjelne mreže te prihvaćaju model interneta te

njihovih informacijskih i tržišnih mogućnosti. Komercijalne virtualne elektrane za

operatera distribucijske mreže se vode kao jedna konvencionalna elektrana s

ukupnom vremenskom proizvodnjom, a električnom energijom se trguje prema

definiranim uvjetima u kojima opskrbljivač određuje iz kojeg će izvora koristiti

električnu energiju (iz konvencionalnih izvora ili obnovljivih izvora ili spremnika).

Autonomne virtualne elektrane samodostatne su, imaju mogućnost otočnog rada,

a bitan im je element korištenje spremnika jer se sav proizvedeni višak sprema i

daje tržištu. Sustav virtualnih elektrana se usavršava modernim informacijskim

tehnologijama, naprednim sklopovima učinske elektronike te učinkovitim

skladištenjem.

1.2. Mikromreže

Mikromreže se definiraju kao niskonaponske mreže s distribuiranom

proizvodnjom koje omogućuju efikasnu opskrbu električnom energijom. One

povezuju niskonaponske distribucijske sustave, distribuirane izvore energije i

uređaje za skladištenje energije zajedno s upravljivim trošilima, nudeći pri tome

različite mogućnosti vođenja sustava. Mikromreže kao lokalne energetske mreže

imaju mogućnost kontrole energetskog toka. Iako su uglavnom spojene na

tradicionalnu distribucijsku mrežu, one mogu raditi i samostalno (otočni rad).

Otočni rad je primjenjiv s mikromrežama jer se koristi kod distribuiranih izvora s

mogućnošću regulacije i poželjan je kada je primarna namjena distribuiranog

izvora napajanje određenog industrijskog pogona ili točno određene lokalne

mreže. Mikromreže koordiniraju distribuirane izvore energije koji su implementirani

unutar nje. Primjena mikromreža, i sa stajališta potrošača i sa stajališta

distributera, ima višestruke ekonomske, gospodarske i ekološke prednosti, a neke

od njih su:

8

mikromreža osigurava toplinske i električne potrebe korisnika

mikromreža povećava ukupnu učinkovitost primjenom fotonaponskih

sustava i malih kW-nih kogeneracijskih postrojenja (CHP-a) kod kojih se

iskorištavaju lokalni toplinski gubici nastali izgaranjem primarnih goriva u

električnu energiju

primjena mikromreža lokalno povećava pouzdanost sustava napajanja zbog

jedinstvene mogućnosti otočnog režima rada (rad odvojen od distribucijske

mreže)

smanjenje emisije stakleničkih plinova i njihov povoljan utjecaj na okoliš

korištenjem distribuiranih izvora koji koriste obnovljive izvore energije

smanjenje investicija za nadogradnju mreže i smanjenje zahtjeva za

izgradnjom distribucijskih i prijenosnih objekata zbog primjene distribuiranih

izvora (proizvodnja električne energiju na lokaciji potrošača)

povećanje kvalitete električne energije održavanjem konstantnog napona i

smanjenjem padova napona

Mikromreže su realni sustav koji kao takav ima nedostatke te tehnička i

ekonomska ograničenja koje ga čine neidealnim. Ne smiju se zanemariti

ograničenja vezana za: ukupne gubitke u sustavu, stabilnost napona,

karakteristike vodova, nesimetriju, investicije, prihode, ostvarenu zaradu,

vjerojatnost gubitka potrošača, troškove rada, održavanja i sl.

Kako bi se maksimalno iskoristile prednosti, a smanjili nedostaci mikromreža,

potrebno je kvalitetnom analizom, planiranjem te nizom unutarnjih i vanjskih

mjerenja i uspoređivanja s već postojećim mikromrežama (benchmarkingom)

optimalno iskoristiti mogućnosti koje nam pruža primjena distribuiranih izvora u

nekom specifičnom slučaju. Ovakvim planiranjem i prethodnom analizom izgrađuje

se mikromreža s budućim potencijalnim uspjehom te održivom konkurentnošću na

tržištu.

Razvoj mikromreža izrazito je proučavan u SAD-u, Japanu, Europi i Kanadi, ali

razmišljanja o mikromrežama i kod nas nailaze na plodno tlo.

9

1.3. Osnovne tehnologije mikromreža

Rad mikromreže zasniva se na nekoliko osnovnih tehnologija:

distribuirana proizvodnja

skladištenje energije

interkonekcijski sklopovi

upravljački sustav

Na slici 3. prikazana je pojednostavljena struktura mikromreže i njenih osnovnih

tehnologija, gdje DMS (engl. Distribution Menagement System) predstavlja sustav

vođenja distribucije, a MGCC (engl. MicroGrid Central Controller) upravljački

sustav. Iz priložene shematske slike valja uočiti kako svaka od tehnologija u svom

radu koristi uređaje učinske elektronike (izmjenjivače, ispravljače, pretvarače).

Njihova uloga unutar mikromreža je višestruka. Oni služe kao sučelja i

interkonekcijski sklopovi između različitih dijelova mikromreže čineći je

funkcionalnom, upravljivom jedinicom. Osim toga, oni su i međusklop (sučelje)

između mikromreže i javne elektroenergetske mreže, tj. krajnjeg korisnika. Preko

njih se upravlja čitavim sustavom mikromreže, omogućuje distribuirane

proizvodnje, skladištenje energije, siguran rad u otočnom pogonu i u pogonu

spojenom na distribucijsku mrežu itd.

10

Slika 3. Struktura mikromreže upravljanja MGCC-om i povezana s DMS-om, [5]

Osim svih prednosti koje pruža primjena učinske elektronike, kao i svaka

tehnologija tako i ova ima nedostatke. Implementacija uređaja učinske elektronike

može negativno utjecati na kvalitetu proizvedene električne energije. Stoga su

njezina primjena, ali i daljnji razvoj i usavršavanje ključni za daljnji razvoj aktivnih

distribucijskih elektroenergetskih mreža temeljenih na mikromrežama. S obzirom

na to, u daljnjem razmatranju tehnologija mikromreža poseban će se naglasak

staviti na ulogu i analizu utjecaja učinske elektronike te će se navesti neke od

metoda za unapređenje kvalitete električne energije narušene od strane uređaja

učinske elektronike.

2. Distribuirana proizvodnja

Distribuirana proizvodnja (DP) električne energije, poznatija i pod nazivom

decentralizirana proizvodnja električne energije, dobivanje je električne energije

unutar razdjelne mreže, ali iz više manjih energetskih izvora koji su pravilno

razmješteni u blizini mjesta potrošnje. Sukladno tome je distribuirani izvor (DI)

svaki onaj izvor priključen na razdjelnu mrežu. Tehnologija distribuirane

proizvodnje obično uključuje:

plinske turbine

11

mikroturbine

gorivne ćelije

fotonaponske ćelije

vjetroelektrane

motore s unutarnjih izgaranjem

iskorištavanje biogoriva

male hidroelektrane

Ovim proizvodnim pristupom smanjuju se ukupni energetski gubici prijenosa

energije te cijena izgradnje sustava za prijenos i distribuciju energije u odnosu na

klasičnu proizvodnju električne energije. Primjenom kogeneracije i

mikrokogeneracije prilikom distribuirane proizvodnje, neke od ovih tehnologija

(npr. mikroturbine, fotonaponske ćelije i motori s unutarnjim izgaranjem) imaju

mogućnost iskorištenja toplinskih gubitaka za grijanje što povećava njihovu

efikasnost. Dodatna prednost procesa distribuirane proizvodnje leži u tome što

ovaj način dobivanja energije može istovremeno objediniti obnovljive i

neobnovljive izvore. Ovakve manje jedinice ujedno pružaju veće tržište za

velikoserijsku proizvodnju nego što bi to mogle pružiti velike proizvodne jedinice.

Shematski prikaz distribuiranog proizvodnog procesa koji uključuje navedene

tehnologije distribuirane proizvodnje prikazan je na slici 5. On je dio jedne lokalne

mikromreže koja je priključena na već postojeći aktivni distribucijski sustav.

Slika 4. Očekivano povećanje instalirane snage iz obnovljivih izvora energije, [3]

Obzirom na iscrpnost neobnovljivih izvora energije i podizanje razine svijesti za

očuvanje okoliša, u distribuiranoj proizvodnji energije daje se prednost ka

12

obnovljivim izvorima energije. Neki pokazatelji daju optimistična očekivanja u

povećanju instalirane snage iz obnovljivih izvora energije u skoroj budućnosti što

je grafički prikazano na slici 4.. Potencijalni obnovljivi izvori energije za

distribuiranu proizvodnju električne energije su energija Sunca i energija vjetra jer

oni (za razliku od geotermalne energije i energije vode) zadovoljavaju zahtjev da

izvor bude smješten u blizini potrošača.

Slika 5. Shematski prikaz distribuirane proizvodnje unutar mikromreže koja je dio aktivne distribucijske mreže, izvor:

powerengineeringint.com

Kako bi se ostvario funkcionalni sustav mikromreže sličan onome prikazanom na

slici 5., potrebno je što kvalitetnije i ekonomičnije povezati sve elemente

distribuiranog sustava proizvodnje s ostalim tehnologijama mikromreže te ih

integrirati u već postojeću elektroenergetsku mrežu. U tu se svrhu koristi učinska

elektronika. Primjena, topologija i utjecaj učinske elektronike korištene u

distribuiranim sustavima mikromreža slijedi u nastavku.

13

3. Primjena učinske elektronike u distribuiranim sustavima mikromreža

Primjena i razvoj učinske elektronike ključni su u razvoju i popularizaciji

distribuirane proizvodnje jer služe kao sučelje između distribuiranog izvora i

korisničke mreže, svojom upotrebom smanjuju troškove relejne zaštite i

poboljšavaju vođenje električne energije na daljinu. Pretvarači učinske elektronike

rješavaju probleme vezane za sinkronizaciju naponske razine, frekvencije, fazne

rotacije i faznog pomaka koji na izlazu moraju biti jednaki onima u distribucijskoj

mreži. Rješavaju probleme koji se tiču same sigurnosti i kontrole cijelog sustava.

Upravljaju tokom djelatne i jalove snage koja u distribuiranim proizvodnim

sustavim može biti dvosmjerna. Omogućuje otočni rad obnovljivih izvora energije i

njihovo praćenje. Moraju osigurati da distribuirani proizvodni sistem funkcionira

prema zadanim normama. U usporedbi sa tradicionalnim pretvaračima

(motorgeneratorima), uporaba učinske elektronike povećava efikasnost, smanjuje

cijenu i veličinu.

Na slici 6. je predložena modularna konfiguracija za sučelje kod distribuiranog

proizvodnog sustava koja u potpunosti objašnjava temeljne funkcije učinske

elektronike u distribuiranom sustavu. Ova se konfiguracija može podijeliti u četiri

modula:

1. MODUL ULAZNOG PRETVARAČA: može biti distribuirani sistem bilo sa

izmjeničnom (AC), bilo sa istosmjernom strujom (DC) i specifičan je

obzirom na izvor i spremnik energije

2. IZMJENJIVAČKI MODUL: izmjenjuje istosmjernu energiju kako bi bila

kompatibilna s distribucijskom mrežom

14

3. MODUL IZLAZNOG SUČELJA: filtrira izlaznu veličinu dobivenu u

izmjenjivaču kako bi poništila utjecaj viših harmonika

4. UPRAVLJAČKI MODUL: služi za kontrolu i praćenje čitavog sučelja (tok

radne i jalove snage te napona) te sadrži zaštitu na mjestu zajedničkog

spoja (point-of-common-coupling) između distribuiranog izvora i korisničke

mreže

Slika 6.: modularna konfiguracija za sučelje učinske elektronike kod distribuiranog proizvodnog sustava,

[1]

Iako je učinska elektronika ključna tehnologija za integraciju obnovljivih izvora

energije unutar distribuiranih proizvodnih procesa, ona je istovremeno i veliki

izazov za modernu elektroniku. Problematika pretvarača s kojima se susrećemo

je višestruka te je potreban značajan vremenski period za njihovu prilagodbu i

razvoj, slično kao što je i za obnovljive izvore energije potrebno izvjesno vrijeme

usavršavanja, slika 7.

15

Slika 7.Vrijeme potrebno za postizanje zrelosti određene tehnologije u distribuiranom sustavu, [3]

Ključan nedostatak učinskih pretvarača koji spajaju obnovljiv izvor i distribucijsku

mrežu je izobličenje izlaznog oblika napona i struja koji se javlja zbog nelinearne

U-I karakteristike pretvarača. To uzrokuje injektiranje viših harmoničkih članova

struje u mreže i povećanje THD-a (ukupnog harmoničkog izobličenja). Deformacije

valnih oblika u manjoj ili većoj mjeri narušavaju kvalitetu proizvedene električne

energije i djelovanje cijelog sustava. Smanjenjem kvalitete električne energije

povećavaju se ukupni troškovi. U SAD-u se procjenjuje da su godišnji troškovi

zbog loše kvalitete električne energije oko 40 milijardi dolara te 20-30 milijardi eura

u Europi.

Moguća je pojava i neželjenih tokova snage koji mogu biti ozbiljni problem u

održavanju i očuvanju postojeće opreme.

Porast integracije distribuirane proizvodnje u energetskoj mreži predstavlja izazov

postojećoj opremi elektroenergetskog sustava da se prilagodi EMC (engl.

Electomagnetic Compatibility) i PQ (engl. Power Quality) standardima, te da i dalje

osigurava pouzdano i sigurno djelovanje sustava.

Prilikom integracije učinske elektronike unutar sustava valja imati na umu da

svaka učinska sklopka ima određene električne veličine (značajke): vodljivost,

vrijeme uklapanja/isklapanja, gubitke snage i sl. što može utjecati na električno

stanje čitavog sustava.

Dodatni ekonomski nedostatak elektroničkih uređaja je taj što su oni sami po sebi

vrlo skupe komponente koje mogu koštati i do 40% ukupne cijene distribuiranog

proizvodnog sistema. Uz to imaju kratki životni vijek, u prosijeku već nakon 5

godina dolazi do pojave prvih kvarova.

Daljnja analiza utjecaja učinskih pretvarača u mikromrežama biti će razmotrena

kroz njihovu primjenu u obnovljivim izvorima električne energije dobivenim iz

16

energije Sunca i energije vjetra jer, kao što je već rečeno, upravo ti obnovljivi izvori

predstavljaju najveći potencijal u distribuiranoj proizvodnji.

4. Uređaji učinske elektronike za solarne sustave

4.1. Fotonaponske ćelije

Sunčeva energija je besplatan i lako iskoristiv izvor energije. Solarna se

energija može iskoristiti na dva načina: solarnim termalnim putem (zagrijavanjem)

ili pretvorbom u električnu energiju. Solarna ćelija ili fotonaponska ćelija je

poluvodički uređaj koji pretvara sunčevu energiju izravno u električnu. Ona je PN-

spoj kristalnog silicija koji proizvodi istosmjernu struju i napon pomoću

fotoelektričnog efekta. Na ovakav način sunčane ćelije proizvode napon od oko

0.5-0.7 V uz gustoću struje od oko nekoliko desetaka mA/cm2 što ovisi o snazi

sunčevog zračenja, ali i o spektru sunčevog zračenja zbog čega i maksimalna

snaga fotonaponske ćelije varira. Zbog istog je razloga i izlazna U-I krivulja

nelinearna što je prikazano na slici 8.

17

Slika 8. U-I karakteristika fotonaponske ćelije, [7]

Obzirom da pojedinačna fotonaponska ćelija proizvede malu količinu snage (1-2

W), fotonaponske ćelije se grupiraju u serijske i paralelne spojeve tvoreći solarne

module/panele. Paralelnim spajanjem fotonaponskih ćelija dolazi do povećanja

jakosti struje s povećanjem površine, a serijskim spajanjem dolazi do povećanja

napona s povećanjem površine. Odgovarajućim povezivanjem fotonaponskih ćelija

može se dobiti fotonaponski modul koji može proizvesti i do 150 W po metru

kvadratnom.

Efikasnost solarnih panela određuje se prema mogućnosti pretvorbe dostupnog

sunčevog zračenja u iskoristivu istosmjernu električnu energiju. Ona ovisi o

sljedeća tri faktora: učinkovitost fotonaponskog panela (8-15%), učinkovitost

pretvarača (95-98%) i učinkovitost algoritma praćenja točke maksimalne snage

(iznad 98%). Kako bi proizvedena električna energija bila što efikasnija i spojiva

na postojeću distribucijsku mrežu, potrebne su razne vrste interkonekcijskih

sučelja (međusklopova). U tu se svrhu koriste uređaji učinske elektronike čiji je

razvoj ključan za razvoj ekonomičnosti i efikasnosti solarnih sustava. Osim kao

interkonekcijski spojevi, uloga učinske elektronike u solarnim sustavima je zaštitna

funkcija, praćenje točke najveće snage (engl. Maximum Power Point Tracking -

18

MPPT) o čemu će biti riječi više u poglavlju 4.5. te omogućavanje otočnog rada

uslijed pojave kvara unutar sustava.

Solarni se paneli prije povezivanja na elektroenergetsku mrežu, radi veće

efikasnosti i veće proizvodnje snage, mogu povezivati u serijski niz solarnih

panela, tzv. slog solarnih panela.

Ovisno o vezi solarnih panela s elektroenergetskom mrežom, razlikujemo dvije

vrste solarnih panela:

SAMOSTOJEĆI SOLARNI SUSTAVI: to su samostojeće konstrukcije koje

se sastoje od slogova solarnih modula gdje je svaki modul sastavljen od

nekoliko solarnih ćelija. Ovi sustavi neovisni su o javnoj distribucijskoj mreži

i služe za napajanje lokalnih potrošača.

HIBRIDNI SOLARNI SUSTAVI: sustavi koji kombiniraju dva ili više izvora

energije (npr. energiju vjetra i Sunca). Mnogo su efikasniji u proizvodnji

električne energije u periodima kada jedan od izvora nije u mogućnosti

zadovoljiti potražnju za energijom.

4.2. Podjela pretvarača prema načinu spajanja na skup fotonaponskih modula

Solarni paneli i slogovi solarnih panela mogu biti izvedeni u nekoliko različitih

funkcionalnih konfiguracija koji se razlikuju po načinu izvedbe i primjeni učinskih

pretvarača. Ovisno o izvedbi solarnih panela razlikuju se i tipovi izmjenjivača:

CENTRALIZIRANI IZMJENJIVAČI (engl. Centralized Inverters):

19

Konfiguracija se sastoji od više paralelno povezanih slogova solarnih panela (slika

9.a) koji su međusobno povezani samo preko jednog zajedničkog izmjenjivača.

Obzirom da je upravo pretvaračka oprema najskuplji dio sustava, ekonomski je

ova izvedba najoptimalnija pa je stoga njezina primjena i najčešća.

Nedostatak je pojava velikih gubitaka zbog razlika između solarnih modula

spojenih u slogove čime se razlikuju i njihove izlazne struje, koje bi u serijskom

spoju trebale biti jednake. Dioda na kraju sloga također nije idealni poluvodički

ventil koji ima svoje vlastite gubitke i različite električne veličina (male, ali ne i

zanemarive) zbog čega propušta različitu struju u odnosu na struju sloga i tako

dodatno povećava gubitke u sustavu. Ponekad čak diode slogova ne mogu

podnijeti struju cijelog sloga što može dovesti do kvara ili nemogućnosti spoja

solarnog sloga dalje na mrežu. Zbog činjenice da postoji samo jedan izmjenjivač i

jedna točka u kojoj može doći do kvara prilikom spajanja na distribucijsku mrežu,

ovakva izvedba je i manje pouzdana. Iz istog razloga je loša za MPPT koji se

implementira u samo jedinom pretvaraču učinske elektronike.

VIŠE-SERIJSKI IZMJENJIVAČI (engl. Multi-String Inverter)

U ovoj konfiguraciji svaki solarni slog ima svoj pojačivač (uzlazni pretvarač),

pojenodstavljena konfiguracija je prikazana na slici 9. b). Svi pretvarači su spojeni

na zajedničku istosmjernu sabirnicu te dalje na samo jedan izmjenjivač koji služi

kao interkonekcijski sklop do distribucijske mreže.

Prednost ovakve konfiguracije su smanjeni ukupni gubitci zbog neprisutnosti dioda

po slogovima. MPPT algoritam može biti implementiran u svakom pretvaraču i

može upravljati svakom serijom panela zasebno što povećava efikasnost praćenja

točke najveće snage. Ekonomski gledano, ovakva konfiguracija je lošija u odnosu

na prethodnu zbog većeg broja pretvarača.

20

Slika 9. Shematski prikaz a) centralnog izmjenjivača, b) više-serijskog izmjenjivača, c) modularnog izmjenjivača; [6]

MODULARNI IZMJENJIVAČI (engl. Module Inverters)

Svaki solarni modul ima svoj vlastiti izmjenjivač što prikazuje shema na slici 9.c.

Prednost ovakvog sistema je mogućnost nezavisnog priključivanja solarnog

modula na zajedničku izmjeničnu sabirnicu koja se dalje spaja na distribucijsku

mrežu.

Prednost ove konfiguracije leži u činjenici da u slučaju kvara unutar pojedinačnog

modula, ostatak sustava može nesmetano raditi, a ukupni gubici su vrlo mali.

MPPT-algoritam u ovakvom sustavu je idealna jer je implementiran unutar svakog

izmjenjivača. Ključan nedostatak je visoka cijena velikog broja izmjenjivača.

4.3. Osnovne topologije pretvarača za solarne sustave

Nakon što je odabrana prikladna konfiguracija za međusobno povezivanje solarnih

modula u veće cjeline, potrebno ih je pomoću učinske elektronike što kvalitetnije

povezati na javnu distribucijsku mrežu. Prvo se istosmjerna veličina na izlazu iz

solarnog modula mora podići na višu razinu pomoću uzlaznih pretvarača (engl.

boost, step-up converter) čiji se pojednostavljeni shematski prikaz nalazi na slici

21

10. Nakon toga istosmjerna veličina izmjenjivačima izmjenjuje na iskoristivu i s

javnom elektroenergetskom mrežom kompatibilnu izmjeničnu struju od 50/60 Hz.

Slika 10. shematski prikaz uzlaznog pretvarača, [7]

Temeljni zahtjevi za učinske sklopke ugrađene u ovakve pretvarače su: strujna

dvosmjernost, naponska unipolarnost i sposobnost uklapanja i isklapanja struje.

One se ostvaruju upotrebom protuparalelnog spoja diode i nekog od tranzistora,

danas najčešće korištenog IGBT tranzistora. Shemu ovakvog IGBT-izmjenjivača

prikazuje slika 11.

Slika 11. IGBT-usmjerivač upravljan PWM modulacijom, [4]

Upravljanje sklapanja IGBT sklopki ostvareno je bipolarnom PWM modulacijom

(engl. pulse-width modulation). Ona se temelji na usporedbi jedne kontrolne

sinusoide (Vsin) frekvencije 50 Hz i trokutastog signala (Vtro), prikazanih na slici 12.

22

Kao rezultat usporedbe dobivamo upravljački signal visoke frekvencije i

pravokutnog oblika gdje se širina pozitivnih i negativnih vrijednosti konstantno

mijenja. Ova modulacija omogućuje sklapanje poluvodičkih sklopki u dijagonalnim

parovima, a izlazni napon poprima vrijednosti od pozitivne do negativne vrijednosti

ulaznog napona.

Slika 12. Generiranje upravljačkog signala bipolarne PWM modulacije za jednofazne izmjenjivače, [7]

Jedna od podjela topologija IGBT-izmjenjivača koji se koriste za spajanje

fotonaponskih modula na izmjeničnu mrežu je ona s obzirom na broj faza izlaznog

napona i broj stupnjeva izmjenjivača. Ako se radi o jednofaznom izmjenjivaču,

onda se sistem spaja direktno na krajnjeg potrošača, a kod trofaznih izmjenjivača

sistem se spaja na elektroenergetsku mrežu:

JEDNOFAZNI-JEDNOSTUPANJSKI PRETVARAČI (engl. Single Phase-Single Stage):

Istosmjerni izlaz iz solarnog panela spojen je na kondenzatorski filtar kojem je

uloga filtriranje i ograničavanje viših harmonika dobivenih iz solarnih panela, a koji

je dalje spojen na PWM naponski izmjenjivač. Zavojnica na izlazu izmjenjivača

ograničava harmonike na visokim frekvencijama injektirane u izmjeničnu struju.

Upravljanje sklopkama je prethodno opisano (slika 13.) Sklop za sinkronizaciju

(engl. phase-locked-loop, PLL) služi za sinkronizaciju izmjeničnog napona na

izlazu izmjenjivača i napona distribucijske mreže. U tu svrhu se PV sustav spaja

na mrežu preko izolacijskog (nisko-frekvencijskog) transformatora.

23

Slika 13. Jednofazni-jednostupanjski pretvarač; [1]

JEDNOFAZNI- VIŠESTUPANJSKI PRETVARAČI (engl. Single Phase-Multiple Stage)

Obzirom da su nisko-frekvencijski transformatori velikih dimenzija i male

djelotvornosti, u fotonaponskoj proizvodnji električne energije umjesto njih se sve

više se koriste višestupanjski pretvarači (uglavnom dvostupanjski) shematski

prikazani na slici 14. Najčešće su izvedeni kao DC-AC izmjenjivači s PWM

modulacijom koji služe kao sučelja za spoj s distribucijskom mrežom te kontroliraju

struju mreže. Na njih su spojeni i DC-DC pretvarači koji služe za MPPT-algoritme i

kao pojačivači napona. Ova izvedba pretvarača koristi visokofrekvencijske

transformatore za jednofazno povezivanje na mrežu. S primarne strane ovog

transformatora istosmjerni se napon izmjenjuje u izmjenični i visokofrekvencijski.

Nakon toga se na sekundarnoj strani transformatora taj napon ispravlja u

istosmjerni koji interferira s linijskim naponom preko linijsko-frekvencijskog i

linijsko-naponsko-komutatorskog tiristorskog izmjenjivača u mosnom spoju da bi

se u konačnici mogao spojiti na mrežu. Obzirom da linijska struja treba biti

sinusoidalna i u fazi s linijskim naponom, naponski se valni oblik mjeri kako bi se

utvrdio referentni valni oblik za sinusoidalnu struju čija se amplituda određuje

pomoću upravljača za praćenje vršne snage.

24

Slika 14. Jednofazni-višestupanjski pretvarač; [1]

TROFAZNI PRETVARAČI

Trofazni pretvarači se najviše koriste kod velikih sistema (preko 10 kW). Sve

značajke objašnjene za jednofazne jednostupčane i višestupčane pretvarače

vrijedi i kod trofaznih. Izolacija od mreže također može biti izvedena korištenjem

nisko-frekvencijskih ili visoko-frekvencijskih trofaznih transformatora koji čitavi

sustav spaja na trofaznu distribucijsku mrežu.

4.4. Utjecaj pretvarača na kvalitetu električne energije u solarnim sustavima

Ključan problem u razvoju i popularizaciji solarnih elektrana je vezan za vrstu i

primjenu učinske elektronike koja je implementirana unutar ovakvih sustava. Zbog

prednosti i nedostataka već spomenutih u poglavlju 3., učinska elektronika može

značajno utjecati na kvalitetu i ekonomičnost proizvedene električne energije u

solarnim sustavima što dovodi do niza problema.

25

Prvi negativan utjecaj učinske elektronike na kvalitetu električne energije

primjećuje se već kod uzlaznih pretvarača prikazanih na slici 10., na samom izlazu

iz solarnih panela. Zbog njihove visoke sklopne frekvencije poluvodičke sklopke

ugrađene unutar pretvarača , u izlaznom naponu i struji javljaju neželjeni viši

harmonici koji negativno utječu na kvalitetu električne energije. Zbog pravokutnog

valnog oblika upravljačkog PWM signala, njegove nagle promjene uzrokuju velike

promjene u naponu I struji koje uzrokuju stvaranje širokopojasne

elektromagnetske energije (elektromagnetski šum) u pretvaraču. Taj

elektromagnetski šum može interferirati s drugih uređaja u blizini pretvarača.

Interferencijom se narušava rad pretvarača I okolnih uređaja.

Ipak, ovi problemi vezani za utjecaj harmonika na kvalitetu električne energije kod

uzlaznih pretvarača su minimalni u usporedbi sa harmoničkim izobličenjima

napona i struja na izlazu iz solarnih sustava a koje uzrokuju IGBT-izmjenjivači s

PWM modulacijom prikazani na slici 11. Prisutnost viših harmoničkih komponenti

kod jednofaznih IGBT-izmjenjivača, koje se javljaju zbog visoke sklopne

frekvencije, mogu onemogućiti spajanje sustava do krajnjeg korisnika. Harmonička

izobličenja dovode do odstupanja rada priključene mreže. Ona značajno

povećavaju elektromagnetsku indukciju koja je svojstven problem učinskih

pretvarača, a čak mogu ometati u radu i uređaje iz neposredne blizine.

Prisutnost viših harmonika na izlazu iz trofaznih IGBT-izmjenjivača daje

nesinusoidalan trofazni napon s višim naponskim harmonicima oko osnovne

frekvencije (50/60 Hz). To može uzrokovati probleme u uređajima za distribuciju I

prijenos. Može doći do pregrijavanja ili prekonapona unutar elektroenergetske

mreže. Drugi problem povezan s harmoničkim izobličenjem je povećana

elektromagnetska indukcija.

Izmjenjivački sklop nužno mora sadržavati odvojnu prigušnicu (Ls), koja je

prikazana u shemi na slici 11., dovoljno velikog induktiviteta da filtrira više strujne

harmonika (3, 5, 7…) Topološki položaj odvojne prigušnice određuje vrstu ulaza

izmjenjivača (izmjenjivači sa strujnim ili izmjenjivači s naponskim ulazom) i faktor

snage kojim izmjenična mreža prima energiju iz fotonaponskog modula.

Faktor snage izražen je kao:

λ=I 1

I∗cos❑1

26

gdje je I 1

I faktor izobličenja struje, a cos❑1 faktor faznog pomaka osnovnog

harmonika struje prema sinusnom naponu mreže.

Upravo na temelju faktora snage dokazano je da su izmjenjivači s naponskim

ulazom uvelike bolji za primjenu u sunčanim elektranama s fotonaponskim

modulima u odnosu na strujne. Kod njih se naime, vrlo lako postiže jedinični faktor

snage (λ=1). Fotonaponski modul i izmjenjivački sklop se mogu nadomjestiti

strujnim izvorom kvazipravokutnog oblika, kakav je prikazan na slici 15. S obzirom

na PWM upravljanje naponskog izmjenjivača mogu se ugađati upravljače

varijable δ i θ izlaznog kvazipravokutnog napona i struje. Time se mijenja fazni

pomak i amplituda izlazne struje čime se poništavaju određeni harmonici.

Konkretno, faznim se pomakom od δ=30° na izlazu dobiva kvazipravokutni napon

iz čijeg se harmoničkog sastava uklanja treći, a poništava peti harmonik.

Slika 15. Napon i struja mreže IGBT-izmjenjivača s naponskim ulazom u mosnom spoju

Ove funkcije omogućuju prijenos električne energije iz fotonaponskog modula u

razdjelnu mrežu uz što manje gubitke i što veću kvalitetu prijenosa. Za rad čitavog

sustava i dodatnog povećanja kvalitete električne energije zaduženi su upravljački

i regulacijski sustav solarnih elektrana čije razmatranje slijedi u nastavku.

27

4.5. Upravljački i regulacijski sustav solarnih elektrana

Upravljanje, regulacija te podsustavi za nadzor i zaštitu dio su programske

podrške solarnih elektrana. Njihova implementacija od velike je važnosti jer oni, ne

samo da omogućuju efikasan rad sustava solarnih panela, već i omogućuju

povećanje kvalitete dobivene električne energije. Ovaj dio vrlo je širokog spektra i

zahtijeva daljnji razvoj, pa će se u nastavku razmotriti u današnje vrijeme

najupotrebljivaniji podsustavi.

PRAĆENJE TOČKE NAJVEĆE SNAGE (engl. Maximum Power Point Tracker, MPPT)

Proizvodnja električne energije dobivene iz solarnih elektrana vrlo je nesigurna jer

ovisi o promjenjivim vremenskim uvjetima, tj. promjenjivom Sunčevom zračenju.

Kako bi se učinkovitost proizvodnje povećala, koriste se različiti algoritmi za

praćenje točke najveće snage, tzv. MPPT (engl. maximum power point tracking)

algoritmi. Oni su, osim zbog nepredvidivosti sunčeva zračenja, potrebni i zbog

nelinearne U-I karakteristike fotonaponskog polja.

Slika 16. MPPT metoda, [6]

28

Gdje će se točka maksimalne snage nalaziti u toj U-I karakteristici ovisi o upadnoj

dozračenosti i temperaturi fotonaponskog polja, slika 16. MPPT algoritmi

implementiraju se unutar DC-DC pretvarača određujući točku maksimalne snage

na temelju njegovog istosmjernog napon i struje, a istovremeno mogu direktno

utjecati na dubinu modulacije pretvarača.

UPRAVLJANJE ISTOSMJERNIM VELIČINAMA (prijenos snage na izmjeničnu stranu)

Efektivne vrijednosti struja (istosmjerne veličine) se, za sustav podešen optimalno

sa stanovišta regulacije, mijenjaju skokovito, u skladu sa zahtjevima MPPT

algoritama. Ipak, u slučaju velikih snaga pretvarača i slabe mreže to ne mora biti

tako, tj. može doći do nepoželjnih promjena u mreži. Može se dogoditi da

pretvarač ima mogućnost prijenosa veće snage od dozvoljenog opsega čime

dolazi do isključenja pretvarača ili rad na graničnoj vrijednosti. U tu se svrhu može

postaviti zahtjev na brzu promjenu efektivne vrijednosti struje na istosmjernoj

strani pretvarača koji se ostvaruju ograničenjem izlazne snage pretvarača, slika 17

i 18.

29

Slika 17. Odziv pretvarača na skokovitu promjenu reference struje, [3]

Slika 18. Aktivno limitiranje snage s istosmjerne strane pretvarača, [3]

Ipak, povećanjem dinamike istosmjernih veličina, slika 19., nailazimo na drugi

problem koji još nije jednoznačno rješiv niti u praksi. U tom slučaju dolazi do

povećanja oscilacija čime dolazi do opadanja kvalitete praćenja točke (MPPT)

maksimalne snage sa 99% na 90%.

30

Slika 19. Ponašanje komercijalnog FN pretvarača uz spore (a) i brze (b) promjene istosmjernih veličina, [3]

Upravljanje izmjeničnim veličinama (snagom prenesenom u mrežu)

Metode upravljanja radnom i jalovom snagom prenesenom u mrežu predstavljaju

višu razinu upravljanja pretvarača solarnih panela. Specijalni slučaj regulacije

snage pretvarača koji predstavlja jedan od nužnih zahtjeva za mikromreže je

zahtjev za održavanje rada u slučaju pojave kvarnog stanja (otočni režim rada).

Univerzalno upravljanje pretvaračima (engl. Universal Control) je metoda

31

upravljanja koja objedinjuje sve načine rada pretvarača, od otočnog, preko rada u

mikromrežama, do klasičnog rada pretvarača spojenog na mrežu. Dvije su

osnovne komponente ovog upravljanja:

upravljanje radnom i jalovom snagom na temelju propadanja napona u

svrhu održavanja napona mreže

algoritmi koji omogućuju aktivni utjecaj na parametre mreže, prvenstveno

na harmonički sastav struje i napona na mjestu priključka pretvarača -

metode virtualne impedancije su algoritamske metode koje omogućuju

generiranje harmonika unutar dozvoljenih granica i ne dozvoljavaju aktivno

injektiranje harmonika u mrežu. Na taj način ova metoda povećava ukupnu

kvalitetu prenesene električne energije u mrežu.

Preduvjet za uspješnu implementaciju univerzalnog upravljanja ključan je razvoj i

primjena sklopa za sinkronizaciju (engl. phase-locked-loop, PLL). Njegov

algoritam služi za sinkronizaciju naponskog izlaza izmjenjivača s naponom mreže.

Omogućuje pouzdan rad određivanjem faznog kuta mreže i u normalnom i u svim

kvarnim stanjima kao što su kratki spojevi i asimetrije u mreži. Primjer pojave

asimetrije u mreži te usporedni prikaz neispravnog i ispravnog rada primjenom

PLL-a prikazan je na slici 20. b).

Važno za mikromreže je omogućavanje pouzdanog rad u sustavima sa

injektiranim višim harmonicima koji nastaju zbog negativnog utjecaja učinskih

pretvarača. Upravo taj problem rješavaju razvijeni PLL-algoritmi koji, ne samo da

omogućuju ispravan rad uz granične dopuštene iznose viših harmonika u mreži,

nego ih i znatno nadmašuju kao što je prikazano na slici 20. a). Upravo je ovo

jedna od temeljnih uvjeta za uspješnu implementaciju univerzalnog upravljanja.

32

Slika 20. (a) ekstrahiranje željenih frekvencijskih komponenti iz 'prljave' električne mreže; (b) asimetrija napona u

trofaznoj mreži, ispravan rad PLL-a (crveno) i neispravan rad (plavo), [3]

Zaključujemo da su metode upravljanja i regulacije ključne za povećanje kvalitete

električne energije i daljnji razvoj solarnih elektrana.

33

5. Uređaji učinske elektronike za vjetroelektrane

5.1. Vjetroelektrane i vjetroagregati

Vjetroelektrana je niz blisko smještenih vjetroagregata, najčešće istog tipa,

izloženih istom vjetru i priključenih na elektroenergetski sustav preko sustava

učinskih pretvarača. Vjetroturbine služe za pretvorbu kinetičke energije vjetra u

mehaničku koja se dalje pomoću generatora pretvara u električnu energiju.

Vjetrogeneratori mogu biti sinkroni ili asinkroni, a njihov utjecaj na kvalitetu

električne energije znatno se razlikuje. Svjetski trendovi pokazuju da je energija

vjetra komercijalno najprihvatljiviji i najzastupljeniji obnovljiv izvor električne

energije koji čini čak 4% ukupne svjetske proizvodnje električne energije, odnosno

11,4% europske proizvodnje. Godišnji porast u proizvodnji vjetroturbina od 30%

optimističan je pokazatelj za razvoj i primjenu ove čiste tehnologije kao vodeće u

mikromrežama. Iako je energija vjetra obećavajući obnovljivi energent, ona trpi

mnoge nedostatke i poteškoće kao što su: promjenjivost u napajanju (proizlazi iz

same prirode vjetra), loša kvaliteta energije i nedostatak kontrole djelatne i jalove

snage. Svi ovi nedostatci prevladavaju se upotrebom uređaja učinske elektronike.

Prema tome uloga učinske elektronike ključni je čimbenik u rastu i razvoju

vjetroelektrana. Jednostavni shematski prikaz sustava vjetroelektrane sa

interkonekcijskim uređajima prikazan je na slici 21. gdje STATCOM predstavlja

statički sinkroni kompenzator jalove snage koji se bazira na primjeni učinske

elektronike.

34

Slika 21. Shematska konfiguracija moderne vjetroelektrane i njenih interkonekcijskih uređaja, [1]

U nastavu slijedi opis topologija i konfiguracija uređaja učinske elektronike u

vjetroelektranama te njihov utjecaj na kvalitetu proizvedene električne energije.

5.2. Podjela vjetroelektrana s obzirom na stupanj upotrebe uređaja učinske elektronike

Vjetroelektrane se mogu podijeliti s obzirom na upotrebu uređaja učinske

elektronike u svojim proizvodnim sustavima, o čemu posljedično ovisi i vrsta

vjetroturbine i vjetrogeneratora. Tri su kategorije podjele:

Sustavi bez učinske elektronike

Sustavi s djelomično ugrađenom učinskom elektronikom

Sustavi s potpuno ugrađenom učinskom elektronikom

SUSTAVI BEZ UČINSKE ELEKTRONIKE (engl. The systems without power electronics)

35

Koriste vjetroturbine sa stalnom brzinom vrtnje uz mogućnost promjene brzine 1-

2% promjenom položaja lopatica. One okreću rotor asinkronog generatora s

kaveznim rotorom (SCIG) koji je dalje spojen direktno na distribucijsku mrežu bez

primjene učinske elektronike. U svojem radu generator uzima jalovu snagu iz

mreže ili koristi kompenzator jalove snage i soft-starter uređaj. STATCOM bez

primjene učinske elektronike ne može zadovoljiti potrebnu jalovu energiju pa bi u

takvom slučaju čitavi sustav bio u podnaponskom stanju.

SUSTAVI S DJELOMIČNO UGRAĐENOM UČINSKOM ELEKTRONIKOM (engl. The systems with partially rated power electronics)

Napredak u tehnologiji ovih sustava je upotreba vjetroturbina s promjenjivom

brzinom vrtnje, slika 22. Kao generator oni koriste sinkrone strojeve s

kliznokolutnim (namotnim) rotorima koji su zapravo dvostrano napajni asinkroni

generatori (DFIG). Elektronički učinski pretvarač spojen preko kliznih kolutova na

rotor, služi za kontrolu rotorske struje te omogućava određenu promjene brzine

rotora. Ukoliko se asinkroni stroj vrti brzinom većom od sinkrone, uređaj se nalazi

u generatorskom režimu rada i električna energija se doprema i sa rotorske i sa

statorske strane. Ukoliko je brzina vrtnje manja od sinkrone, nalazi se u

motorskom režimu rada i energija dolazi u rotor samo sa strane mreže. Iako je ova

izvedba malo skuplja, ona ima značajnu prednost jer pruža mogućnost

proizvodnje/kompenzacije jalove snage i povećava energiju dobivenu iz snage

vjetra. Izlazna struja prolazi kroz ispravljačko-izmjenjivački sustav temeljen na

učinskoj elektronici. Tu se događa transformacija veličine promjenjive frekvencije u

odgovarajuću frekvenciju i napon koji su kompatibilni izmjeničnom sustavom

distribucijske mreže. Ovakva izvedba omogućuje da namoti statora budu i do 25%

manji jer uređaji učinske elektronike nadoknađuju razliku u odnosu na snagu

rotora. Ovakva izvedba može imati implementiran i STATCOM kompenzator jalove

snage koji se bazira na učinskoj elektronici. Prema odzivu na slici 23. vidimo da

primjena STATCOMA pozitivno utječe na napon na strani vjetroturbine (sabirnica-

36

2) koji postaje veći od onoga na strani odakle se napaja mreža (sabirnica-1). To

značajno doprinosi naponskom profilu cijelog sistema.

Slika 22. Shematski prikaz sustava s djelomično ugrađenom učinskom elektronikom i asinkronim generatorom s

kliznokolutnim rotorima i s dvostranim napajanjem, [6]

Slika 23. Odziv STATCOM kompenzatora jalove snage baziranog na učinskoj elektronici; [2]

3.) SUSTAVI S POTPUNO UGRAĐENOM UČINSKOM ELEKTRONIKOM (engl. The systems with full scale

power electronics)

37

Koriste vjetroturbine s promjenjivom brzinom vrtnje, slika 24.. Od generatora

primjenjuju konvencionalne sinkrone generatore (WRSG), sinkrone generatore s

permanentnim magnetom (PMSG) ili asinkrone generatore s kaveznim rotorom

(SCIG) kako bi energiju vjetra pretvorili u izmjenični napon frekvencije koja se

mijenja s obzirom na brzinu vjetra, slika Ispravljači i izmjenjivači nazivnu snagu

sinkronog stroja pretvaraju u veličinu sukladnu sa distribucijskom mrežom. Ipak,

uporabom elektroničkih učinskih pretvarača može doći do dodatnih, neželjenih

gubitaka. Pretpostavlja se da će se ti gubitci smanjiti, a konkurentnost ove izvedbe

vjetroturbina povećati daljnjim razvojem tehnologija učinske elektronike.

Slika 24. Shematski prikaz sustava s potpuno ugrađenom učinskom elektronikom i sinkronim generatorom, [6]

5.3. Osnovne topologije pretvarača za vjetroelektrane

Kako bi kvaliteta proizvedene električne energije bila dovoljno visoka da zadovolji

zahtjeve potrošača, potrebno je pomno odabrati uređaje učinske elektronike jer su

upravo oni najveći 'zagađivači' proizvedene energije. Slijedi topologija uređaja

učinske elektronike koji su ugrađeni u sustave vjetroelektrana koji imaju

vjetroturbine s promjenjivom brzinom vrtnje.

Najopćenitija i dokazana struktura elektroničkih učinskih uređaja za vjetroelektrane

s promjenjivom brzinom vrtnje sastoji se od tzv. back-to-back dvorazinskog

pretvarača koji služi za povezivanje generatora i mreže te kompenziranje

38

nesimetrije i ostalih problema vezanih za kvalitetu električne energije, slika 25.

Pretvarački sklop je izveden pomoću mosnog spoja IGBT poluvodičkih sklopki i

dioda u protuparaleli. Sklopkama se upravlja pomoću PWM modulacije (pulsno-

širinska modulacija). Ispravljački dio back-to-back pretvarača služi za ispravljanje

napona promjenjive frekvencije i vršne vrijednosti dobivenog iz vjetrogeneratora, a

na njegovom izlazu spojen je na kondenzator dovoljno velikog kapaciteta da filtrira

dodatne više harmonike koji narušavaju istosmjerni naponski oblik. Tek je tada

glatki istosmjerni napon spreman za izmjenjivanje na 50 Hz u odgovarajući

izmjenični napon koji odgovara zahtjevima distribucijske mreže. Izmjenjivački dio

back-to-back pretvarača ima jednaku topologiju kao ispravljač te je s druge strane

spojen na javnu mrežu.

Slika 25. Opća shema pretvarača u sustavima vjetroelektrana, [1]

Neki od postojećih nedostataka koji zahtijevaju dalji razvoj tehnologije back-to-

back dvorazinskih pretvarača u sustavima vjetroelektrana su:

potreba za skladištenjem energije u istosmjernoj vezi kako bi se produžio

životni vijek pretvarača, povećala pouzdanost te smanjila njegova cijena

smanjenju gubitaka sklapanja

smanjenje gubitaka vođenja

smanjenje veličine pretvarača

39

5.4. Utjecaj pretvarača na kvalitetu električne energije u vjetroelektranama

Iako bi se u topologiji pretvaračkog sistema prikazanoj na slici 25. mogli upotrijebiti

i pojačivači te uzlazni izmjenjivači (engl. boost converter), predložen je model

IGBT-izmjenjivača upravljan PWM (pulsno-širinskom) modulacijom, sličan onome

korištenom u topologiji solarnih elektrana. Problemi vezani za kvalitetu električne

energije jednaki su onima navedenima u poglavlju 4.4. Prednosti u primjeni IGBT

izmjenjivača s PWM modulacijom za sustav i kvalitetu električne energije još su

uvijek daleko ispred ostalih postojećih topologija izmjenjivača, kao na primjer:

-jedinstven faktor snage bez injektiranih viših harmonika

-sinusoidalna struja na izlazu generatora

- ispravljač može stvarati pobudu za asinkroni generator

-učinska elektronika upravlja promjenom brzine vrtnje turbine čime se

smanjuju mehanička naprezanja

-moguća je proizvodnja električne energije bez obzira na brzinu vrtnje turbine

(od nula do maksimalne brzine turbine)

-učinska elektronika omogućuje kontrolu toka radne i jalove snage što je vrlo

važno za održavanje frekvencije i napona unutar stabilnih granica

-moguć je otočni rad (rad odvojen od distribucijske mreže)

Jedna od poznatih tehnologija koja omogućuje dodatno smanjenje viših

harmoničkih članova i smanjenje ukupnih sklopnih gubitaka je upotreba

višerazinskih pretvarača. Iako rješavaju probleme ključne za povećanje kvalitete

električne energije, automatski se povećanjem broja učinskih sklopki povećavaju

ukupne gubitke vođenja i cijena cijelog upravljačkog sustava.

40

Kao što je već predstavljeno, sustavi vjetroelektrana s promjenjivom brzinom vrtnje

mogu biti napajani dvostranim asinkronim generatorima (DFIG) ili sinkronim

generatorom. Temeljna razlika između ove dvije izvedbe leži u upotrebi učinskih

pretvarača. Uporaba DFIG-a postaje moguća upravo primjenom moderne učinske

elektronike pa će se u ovom radu dati prednost njima, i to iz nekoliko razloga.

Kod izvedbe vjetroelektrana s DFIG generatorima, snaga učinskog pretvarača

iznosi 20-30% nazivne snage vjetroagregata pa je stoga jeftiniji i njegovi gubici su

manji nego kod izvedbe s generatorom priključenim na mrežu preko učinskog

pretvarača (sinkroni generator, kavezni asinkroni generator). U izvedbi sa

sinkronim generatorom, snaga energetskog pretvarača iznosi oko 120% nazivne

snage vjetroagregata pa su njegovi gubici veći nego kod DFIG izvedbe

vjetroagregata. Uspoređujući rezultate mjerenja ukupnog harmoničkog izobličenja

struje u ovisnosti o iznosu nazivne radne snage kod vjetroelektrana prikazanima

na slikama 26. a) i b) zaključujemo sljedeće. THD je već pri 20 % nazivne radne

snage (Pn) manji od 5%. Pri vrlo malim iznosima radne snage THD struje može

biti značajan. Apsolutni iznosi harmoničkih članova uvijek će biti vrlo mali (do 2% ).

Ova usporedba prikazana na slikama 26. a) i b) , dana je na temelju primjera

vjetroelektrana u Republici Hrvatskoj: VE Ravna koristi dvostrano napajani

asinkronim generatorom, a VE Krtolin sinkroni generator s energetskim

pretvaračem. Na obje lokacije vjetroagregati koriste energetske pretvarače

zasnovane na IGBT sklopkama.

41

a)

b) Slika 26. THD u ovisnosti o iznosu nazivne radne snage za a) VE Krtolin, b) VE Ravna, [10]

5.5. Upravljački i regulacijski sustavi vjetroelektrana

Još jedna važna uloga učinske elektronike na strani generatora vjetroelektrana s

promjenjivom brzinom vrtnje je upravljanje brzinom vrtnje rotora te tokom jalove

snage.

42

Jedna od takvih vrsta pretvarača su statički pretvarači čija je struktura prikazana

na slici 27. Statički pretvarači su pretvarači frekvencije, a imaju i mogućnost

dvosmjernog toka energije pa mogu upravljati asinkronim strojevima i u

motorskom i u generatorskom režimu rada Upravljanjem direktno djeluju na struju

rotora, pa je time omogućena kontrola izlazne radne i jalove snage vjetroagregata

te nije potrebna kompenzacija jalove snage. Vjetroagregat ima i mogućnost rada u

području podsinkrone i nadsinkrone brzine vrtnje. Zbog mogućnosti rada u

širokom rasponu brzina oko sinkrone brzine, naleti vjetra se ne prenose izravno u

mrežu što smanjuje nestabilnost napona i snage koja se predaje u mrežu pa se

samim time i smanjuju vrijednosti emisija flikera u mrežu (fliker je mjera za

promjenu jačine svjetla uzrokovanog promjenom napona u rasvjetnom tijelu). S

obzirom na to da je izlazni napon iz samog statičkog pretvarača

visokofrekvencijski pravokutni napon te sadrži visokofrekvencijski šum koji je

nastao kao posljedica okidanja poluvodljivih tiristorskih modula, na izlaz statičkih

pretvarača dodaje se LC filter. Na taj se način dobiva izlazni sinusni napon.

Slika 27. Frekvencijski pretvarač spojen na asinkroni motor, izvor: www.fer.unizg.hr

Iako su suvremene vjetroelektrane uglavnom izvedene korištenjem DFIG-a, ova

tehnologija generatora još uvijek zahtijeva daljnja istraživanja i razvoj, osobito ona

vezana za područje upravljanja učinske elektronike pa time i rad DFIG-a.

43

6. Uređaji učinske elektronike za skladištenje energije

6.1. Baterijski spremnici energije

Korištenje obnovljivih izvora energije u distribuiranom proizvodnom procesu

mikromreža ima jedan veliki nedostatak koji se ne može izbjeći čak niti u hibridnim

(kombiniranim) sustavima. Obzirom da su ti izvori ovisni o klimatskim uvjetima

(insolaciji i količini vjetra) postoje periodi vremena kada izvor nije u mogućnosti

proizvoditi električnu energiju što znatno narušava efikasnost i pouzdanost

distribuirane proizvodnje. Ovaj problem rješavaju spremnici električne energije koji

energiju dobivenu tijekom visoke količine vjetra/sunca pohranjuju, pune i kasnije

upotrebljavaju za vrijeme slabog vjetra/sunčevog zračenja.

Uporaba termogeneratora s izgaranjem ulja ili plina moguća su, ali zastarjela i

nedovoljno kvalitetna rješenja za dodatnu opskrbu energijom u periodima u kojima

opterećenje postane veće od proizvodnje. Kao bolje rješenje predlaže se novije

tehnologije spremnika energije u mikromrežama: baterije, zamašnjaci,

44

superkondenzatori, te supravodljivi magnetski spremnici energije. Od svih

navedenih tehnologija baterijski spremnici energije (engl. Battery Energy Storage

System, BESS) su najčešće upotrebljavani spremnici energije, i to: olovne

akumulatorske baterije, NiCd, akumulatorske baterije Ni-MH na bazi litija (LI-ion,

Li-poly, Li-ion-poly).

Da bi ove tehnologije za neprekinuto napajanje mreže mogle biti implementirana

potrebni su uređaji učinske elektronike koji povezuju spremnike energije sa

distribuiranim proizvodnim sustavom te upravljaju njihovom međusobnom

funkcionalnošću. U nastavku slijedi analiza upotrebe i utjecaja učinskih pretvarača

u baterijskim spremnicima.

6.2. Učinska elektronika u baterijskim spremnicima energije

Sve navedene tehnologije BESS-a generiraju istosmjernu struju koja se prije

spajanja na distribucijsku mrežu mora izmijeniti u odgovarajuću izmjeničnu struju

preko uređaja učinske elektronike. Osnovni zahtjev koji moraju mogućiti je

dvosmjerno skladištenje energije, tj. mora se omogućiti uzimanje energije iz

obnovljivih izvora (tijekom punjenja) i davanje energije mreži (tijekom pražnjenja)

što je njihova temeljna razlika u odnosu na učinske pretvarače korištene kod

distribuiranih izvora. Konfiguracija pretvarača može biti jednofazna ili trofazna.

Ona se sastoji od DC-AC izmjenjivača koji topološki odgovara mosnom spoju

IGBT poluvodičkih sklopki. Sklopkama se upravlja PWM modulacijom. Na izlazu

izmjenjivača često je potrebno narinuti nisko-frekvencijski transformator, koji

uklanja injektirane više harmonike u valnom obliku izmjenične struje i napona te ih

tako čini pogodnima za spajanje na distribucijsku mrežu. U često pojavljivanom

dvorazinskom sustavu pretvarača, između DC-AC izmjenjivača i BESS sustava

nalazi se DC-DC pretvarač, također u punomosnom IGBT spoju. On može voditi

struju u oba smjera te držati oba polariteta napona što je potrebno za

dvosmjernost u vođenju energije. Dodatno služi za povećanje vrijednosti napona

na dovoljan iznos potreban izmjenjivaču u pretvorbi istosmjerne u izmjeničnu

45

struju što će biti objašnjeno u nastavku. Shematski prikaz ovakvog pretvarača

prikazan je na slici 28.

Nedostatak ovakve izvedbe je visoka cijena i glomaznost koju uzrokuje uporaba

nisko-frekvencijskog transformatora na izlazu iz izmjenjivača. Kako bi se ovaj

nedostatak uklonio u novijim topologijama se na izlazu DC-DC pretvarača dodaje

visoko-frekvencijski transformator koji ujedno služi i za galvansku izolaciju. Ovakva

se topologija koristi unutar sustava vjetroelektrana na koji se spaja pomoću DC

sabirnice čineći hibridni sustav.

Slika 28. Shematski prikaz pretvarača za spoj baterijskog spremnika na korisničku mrežu uz blokovski prikaz upravljanja

tokom energije, [1]

Blokovski prikaz povezivanja BESS-a na distribuirani proizvodni sustav

vjetroelektrane s promjenjivom brzinom vrtnje rotora preko pretvaračkog sklopa

prikazan je na slici 29.

46

Slika 29. Blokovska shema povezivanja BESS-a na sustav vjetroelektrane,[1]

6.3. Upravljanje i regulacija skladištenja energije

Obzirom da je DC-DC pretvarač dvosmjeran, potreban je upravljački blok koji će

odrediti u kojem smjeru teče energija, tj. dolazi li do punjenja ili pražnjenja BESS-

a. Upravljački signali koji označavaju pražnjenje '1', punjenje '2' i niti punjenje, niti

pražnjenje '0' dovode se preko selektorskih preklopki (SW1 i SW2) na pretvarački

sistem učinske elektronike. Sklapanjem tih preklopki upravlja se pomoću

visokofrekvencijskog PWM signala. Ovisno o vrijednosti signala pretvarački se

sklop spaja na blok za punjenje ili blok za pražnjenje (blokovski prikaz sustava

upravljanja prikazan je na slici 29.).

BESS može biti punjen u bilo koje vrijeme pomoću regulatora baterijskog napona

koji generira PWM impulse nastale na temelju usporedbi s referentnim baterijskim

naponom (Vb). Stoga DC-DC pretvarač prilikom punjenja mora imati konstantnu

istosmjernu pobudu pa je dodatna uloga DC-AC izmjenjivača održavanje napona i

snage DC sabirnice konstantnom (Vdc).

Pražnjenje baterije obavlja se u trenucima u kojima imamo maksimalnu

opterećenost mreže i istovremeno napon baterije veći od nazivnog napona cijelog

47

sustava. Tada DC-DC pretvarač mora održavati napon na DC-sabirnici dovoljno

velikim za moguću izmjenu u DC-AC.

Zbog dvosmjernosti BESS-a, izmjenjivač konstantno kontrolira tok djelatne i jalove

snage. Kako bi se prilikom pražnjenja kvaliteta predane struje očuvala, referentna

jalova snaga Qref može biti referenca za određivanje faktora snage. Kontrolom ove

reference predana struja može biti takva da se ostvari jedinični faktor snage.

Problem povećanja referentne djelatne snage Pref, dovodi do crpljenja veće snage

sa DC-sabirnice od strane izmjenjivača čime joj se smanjuje ukupni napon. Kako

bi se izbjegli padovi napona na DC-sabirnici i zadovoljila potrebna kvaliteta

električne energije, naponski regulator mora mijenjati vrijednosti naponskih signala

PWM modulacije za trofazne pretvarače sklopke. Time napon DC-sabirnice ostaje

relativno konstantan.

Iako su baterijski spremnici energije danas najupotrebljivanija tehnologija, u skoroj

budućnosti se očekuje razvoj novih tehnologija koje bi dodatno povećale kvalitetu

električne energije i pouzdanost obnovljivih izvora energije u nepovoljnim

vremenskim uvjetima.

48

Zaključak

Distribucijske mreže budućnosti izvedene kao mikromreže obećavajući su

koncept u proizvodnji električne energije. Temelje se na distribuiranoj proizvodnji s

naglaskom na obnovljive izvore energije koji se implementiraju u već postojeću

distribucijsku mrežu. Kao najprikladniji nameću su obnovljivi izvori Sunca i vjetra.

Dodatna prednost mikroelektrana je njihova mogućnost kontrole energetskog toka,

samostalni (otočni) rad te pohrana viška energije u baterijskim spremnicima. Kao

takve, omogućuju održiv rasti i razvoj energetike i ekonomije u općem smislu.

Ključnu ulogu u integraciji mikromreža unutar veće distribucijske mreže,

upravljanju tokom energije i održavanju cijeloga sustava imaju uređaji učinske

elektronike. Usporedbom nekoliko topologija sustava solarnih i vjetroelektrana bez

i sa ugrađenom učinskom elektronikom, utvrđeno je kako upotreba učinskih

pretvarača efikasnije i sigurnije nego bilo koja druga tehnologija rješava probleme

vezane za pretvorbu izlazne struje u iskoristivu i s javnom elektroenergetskom

mrežom kompatibilnu izmjeničnu struju. Kao najprikladniji se predlažu IGBT-

usmjerivači u mosnom spoju upravljani PWM modulacijom.

Ipak, učinska elektronika ima i svojstvene nedostatke koji negativno utječu na

kvalitetu električne energije. Osnovni problemi su prisutnost harmoničkih članova

na višim frekvencijama koji dovode do izobličenja sinusoidalnog oblika napona i

struje. Time dolazi do pojave širokopojasnog elektromagnetskog šuma, povećanja

ukupnih gubitaka, smanjene iskoristivosti, moguće elektromagnetske interferencije

itd. Porastom implementiranih obnovljivih izvora unutar distribucijske mreže može

dovesti do značajnih izobličenja i problema unutar sustava.

Električna se energija na današnjem liberaliziranom tržištu smatra robom koja

mora zadovoljiti određenu propisanu kvalitetu, pa minimiziranje negativnog

utjecaja učinskih pretvarača na kvalitetu električne energija postaje ključno pitanje

u učinskoj elektronici. Važno je primjenjivati odgovarajuće filtre, učinske sklopke i

49

razvijati nove metode za smanjenje THD-a kako bi predana električna energija bila

u skladu s međunarodnim industrijskim standardima. Na taj bi se način omogućila

šira i konkurentnija primjena distribuiranih obnovljivih izvora električne energije na

tržištu, a samim time i mogućnost daljnjeg održivog energetskog i ekonomskog

razvoja.

50

Literatura

[1] Kramer W., Chakraborty S., Kroposki B., Thomas H., Advance Power

Electronic Interfaces for Distributed Energy Systems, Part 1: Systems and

Topologies

[2] Shinde, Patil, Khairnar, Gandhare, The Role of Power Electronics in

Renewable Energy Systems Research and Development, Secon International

Conference on Emerging Trends in Engeneering and Technologies

[3] Čihak T., Pretvarači za spajanje obnovljivih izvora energije i mreže, KONČAR

Institut za elektrotehniku d.d., Zagreb

[4] Šunde V., Jakopović Ž., Benčić Z., Autonomni PWM-izmjenjivač za sunčane

fotonaponske elektrane, Tehnički fakultet Sveučilišta u Rijeci, Fakultete

Elektrotehnike i računarstva Sveučilišta u Zagrebu

[5] Živić Đurović M., Škrlec D., Kezele B., Primjenjivost mikromreža u

distribucijskoj mreži HEP ODS-a, 2.(8.) Hrvatski ogranak međunarodne

elektrodistribucijske konferencije

[6] Blaabjerg, IEEE Fellow, Power Electronics in Renewable Systems, Aalborg

University, Institute of Energy Technology, Denmark

[7] Duleep Darshana Diyagama, Department of Electrical and Computer

Engineering, Part IV Project-Final Report, Power Quality Problems Related to

Converters for Renewable Energy, 2004.

[8] www.world-nuclear.org

[9] Gregov J., Slijeđenje točke najveće snage fotonaponskog polja primjenom

estimacijskih potupaka, diplomski rad

[10] Lasić, Nekić, Šimić, Tomasović, Veža, Škrlec, Utjecaj vjetroagregata s

promjenjivom brzinom vrtnje na kvalitetu napona, Hrvatski ogranak međunarodne

elektrodistribucijke konferencije- HO CIRED, 2008.

51

Analiza utjecaja učinskih pretvarača na kvalitetu električne energije u mikromrežama

Sažetak

U ovom radu predstavljen je rad mikromreža implementiranih unutar većih

distribucijskih mreža. Razmotrena je topologija i primjena uređaja učinske

elektronike unutar tehnologija mikromreža: sustava za distribuiranu proizvodnju,

skladištenje energije, interkonekciju i upravljanje. Najveći potencijal u distribuiranoj

proizvodnji imaju obnovljivi izvori Sunca i vjetra pa je poseban naglasak stavljen

na utjecaj učinske elektronike na kvalitetu električne energije dobivenu iz ovih

izvora. Kao najprikladniji se predlažu IGBT-usmjerivači u mosnom spoju upravljani

PWM modulacijom. Uz njihov negativan utjecaj na kvalitetu električne energije,

predstavljene su metode za njeno minimiziranje i važnost valjanog upravljanja i

regulacije uređajima učinske elektronike u svrhu istog.

Ključne riječi: mikromreže; solarne elektrane; vjetroelektrane; sustavi spremnika

energije; utjecaj učinske elektronike na kvalitetu električne energije

Analysis of power converters influence to the quality of electrical energy in microgrids

Abstract

In this thesis we’re showing an operation of microgrid that’s connected to a bigger

distributed network. The paper also considers the topology and usage of power

electronics devices installed into microgris technologies, such as: systems for

distributed generation, energy storage, interconnection and control. Wind power

and solar energy as renewable energy sources, have the most potential for

distributed generation. The influence of the power quality associated with the

power electronic converters used for wind and solar power systems are specially

analyzed. Full bridge IGBT-converters with PWM modulation are presented as

52

most suitable converters. Because of their negative influence on the electric

power, methods for minimizing power quality problems, proper control and

regulation of power electronic devices are represented as well.

Keywords: microgrid; solar power; wind power; energy storage; power converters

influence to the quality of electrical energy

53