Advanced Control of Grid-Connected Photovoltaic Generation Systems

Abstract

تتناول هذه الأطروحة تقنيات التحكم المتقدمة لدمج أنظمة الطاقة الكهروضوئية (PV) في الشبكة الكهربائية، بهدف تحسين الاستقرار والكفاءة وجودة الطاقة. تبدأ بدراسة مفصلة لأنظمة الطاقة الكهروضوئية، مع التركيز على مكوناتها وتكويناتها المختلفة. ثم تنتقل التحليلات إلى نمذجة العناصر الأساسية، بما في ذلك المولدات الكهروضوئية ومحولات الإلكترونيات القدرة. كما تستعرض الأطروحة استراتيجيات التحكم، بدءًا من تقنيات تعقب نقطة القدرة القصوى التقليدية (MPPT) وصولًا إلى الأساليب المتقدمة مثل المنطق الضبابي، والشبكات العصبية الاصطناعية، والتحكم التنبئي بنموذج محدود المجموعة (FCS-MPC) وتختتم الأطروحة بدراسة تطبيق العاكس ثلاثي المستويات من نوع المشبَّك المحايد (NPC) في الأنظمة الكهروضوئية المتصلة بالشبكة، مع إبراز فعالية استراتيجيات التحكم المتقدمة المقترحة. بشكل عام، تقدم الأطروحة إطارًا شاملاً لتحسين أداء أنظمة الطاقة الكهروضوئية المرتبطة بالشبكة

Cette thèse explore des techniques de contrôle avancées pour l'intégration des systèmes photovoltaïques (PV) dans le réseau électrique, visant à améliorer lastabilité, l'efficacité et la qualité de l'énergie. Elle commence par un examen détaillé des systèmes PV, en abordant leurs composants et diverses configurations. L'analyse sepoursuit parla modélisationdesélémentsessentiels, notamment lesgénérateursPV et les convertisseurs électroniques de puissance. Un aperçu des stratégies de contrôle est présenté, incluant à la fois les méthodes traditionnelles de suivi du point de puissance maximal(MPPT) et des techniques avancées telles que la logique floue, les réseauxde neurones artificiels et le contrôle prédictif à ensemble fini(FCS-MPC). La thèseseconclut parl'explorationde l'applicationd'unonduleuràtroisniveauxNeutral Point Clamped (NPC) dans les systèmes PV raccordés au réseau, mettant en évidence l'efficacitédesstratégiesdecontrôleavancéesproposées.Dansl'ensemble,elle fournit un cadre approfondipour l'optimisation des performances des systèmes PV connectés au réseau

This thesis investigates sophisticated control techniques for the integration of photovoltaic (PV) systems into the electrical grid, aiming to improve stability, efficiency, and power quality. It starts with a detailed examination of PV systems, coveringtheircomponentsandvariousconfigurations.Theanalysisthenprogressesto the modeling of essential elements, including PV generators and power electronic converters. A review of control strategiesis provided, encompassingboth traditional MaximumPowerPoint Tracking(MPPT)methodsandadvancedtechniquessuch as Fuzzy Logic, Artificial Neural Networks, and Finite Control Set Model Predictive Control (FCS-MPC). The thesis concludes with an exploration of the application of a three-level Neutral Point Clamped (NPC) inverter in grid-tied PV systems, highlighting the effectiveness of the proposed advanced control strategies. Overall, it offers a thorough framework for optimizing the performance of grid-connected PV systems