A Hybrid Control Method of MMC-Based PV and BESS Under Uneven Irradiance

Abstract

In the trend of renewable energy, Photovoltaic (PV) energy with PV plants are invested rapidly. Due to the natural fluctuation of irradiation, getting the Maximum Power Point Tracking (MPPT) algorithm and balancing power output are achieving points. This thesis proposed the modified topology of a hybrid Modular Multilevel Converter (MMC) – based PV- Battery Energy Storage System (BESS). By using the individual SM capacitor voltage, PV arrays could be adopted at Maximum Power Point (MPP) voltage without DC/DC converters when interfacing with Sub-Modules (SMs). BESSs are the solution applied in this proposed topology to eliminate power mismatching under partial shading conditions. To guarantee the applicability of the system, PSCAD/EMTDC software is used to make the simulations according to uneven illumination conditions. By adopting the method, the power mismatching is reduced by BESSs’ power exchanging with Total Harmonic Distortion (THD) under 5%.|재생 에너지의 트렌드에 따라 PV 발전소와 함께 PV 에너지에 대한 투자가 급속히 이뤄지고 있다. 일사량의 자연적인 변동으로 인해 최대 전력점 추종(MPPT) 알고리즘과 출력 밸런싱은 중요한 요소이다. 본 논문에서는 하이브리드 모듈형 다단계 변환기(MMC) 기반의 PV-배터리 에너지 저장 시스템(BESS)의 수정된 토폴로지와 제어법을 제안한다. 제안한 방식은 BESS를 활용하여 부분 음영 조건에서 전력 불일치를 제거하기 때문에, 개별 서브모듈(SM)은 DC/DC 컨버터 없이 PV 어레이를 최대 전력점(MPP) 전압에서 운전할 수 있다. 시스템의 유효성을 검증하기 위해, PSCAD/EMTDC 소프트웨어를 사용하여 불균일한 일사량 발생 시의 조건에서 시뮬레이션을 수행하였다. 검증결과 제안한 방식의 총 고조파 왜율(THD)이 5% 미만을 달성하고, 기존 방식에 비하여 부분음영에 강인하여 레그 간 전력 불균형이 감소함을 확인하였다.