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Overvoltage protection for grid-connected picohydro generation using photovoltaic inverters

dc.contributor.authorScotta, Isabella Cristina
dc.contributor.authorMaidana, Wellington
dc.contributor.authorLeite, Vicente
dc.date.accessioned2022-01-12T17:17:38Z
dc.date.available2022-01-12T17:17:38Z
dc.date.issued2021
dc.description.abstractVery small-scale hydropower plants are environmentally friendly and renewable resource-based innovative solutions. The interest in pico-hydro systems (up to 5 kW) has increased significantly from the first stand-alone applications, at remote sites, to the distributed generation, with the injection of generated energy into the grid. Recently, there have been advances in the grid connection of these systems using off-the-shelf components, namely photovoltaic inverters. Therefore, pico-hydro systems have gained an enormous potential in distributed generation, particularly in the context of microgrids. However, in situations of over-power, or whenever the generator is under no load, e.g. when the grid fails, there is a need for effective over-voltage protection, as in small wind turbines. This paper proposes two over-voltage protection circuits, designed to ensure the integration of pico-hydro turbines connected to the grid using conventional photovoltaic microinverters and string inverters, for power ranges of 300 W and some kW, respectively. Extensive tests were performed on an emulation platform and a workbench using these two different over-voltage protection circuits. One is designed to connect the generators of water wheels to the grid and the other to connect 1,500 W generators of water turbines. The experimental results demonstrated the performance of the proposed over-voltage protection circuits in four different situations. Both avoid irreversible damages of generators, photovoltaic microinverters and string inverters in the context of the above-described grid connection approach.pt_PT
dc.description.abstractLas centrales hidráulicas, a muy pequeña escala, son soluciones innovadoras basadas en recursos renovables y respetuosas con el medio ambiente. El interés en los sistemas pico- hidráulicos (hasta 5 kW) ha aumentado significativamente desde las primeras aplicaciones independientes en sitios remotos, hasta la generación distribuida, con inyección de energía en la red. Recientemente, han surgido avances en la conexión a la red, utilizando componentes estándar como los inversores fotovoltaicos. Sin embargo, en situaciones de exceso de potencia, o cuando el generador no tiene carga, por ejemplo, cuando falla la red, existe la necesidad de protección frente a la sobretensión. Este artículo propone dos circuitos de protección frente a la sobretensión, diseñados para conectar turbinas pico-hidráulicas a la red, utilizando microinversores fotovoltaicos e inversores de cadena, para rangos de potencia de 300 W y algunos kW, respectivamente. Uno de ellos está diseñado para conectar los generadores de ruedas hidráulicas a la red y el otro para conectar generadores de turbinas hidráulicas de 1.500 W. Se realizaron extensas pruebas en una plataforma de emulación y en un banco de trabajo utilizando estos dos circuitos de protección contra sobretensión. Los resultados experimentales demostraron el rendimiento de los circuitos de protección, respecto a cuatro situaciones diferentes. Además, ambos evitan daños irreversibles en los generadores y microinversores e inversores de cadena, dentro del contexto del enfoque de conexión a la red descrito anteriormente.pt_PT
dc.description.sponsorshipThe authors would like to thank: the CYTED Thematic Network 518RT0558 ”Ciudades Inteligentes Totalmente Integrales, Eficientes y Sostenibles”; FCT (Foundation of Science and Technology, Portugal) for the financial support through the contract SAICT-POL/24376/2016 (POCI-01-0145-FEDER-024376); and Gabriela Ribeiro, for her contributions for the development of this work.pt_PT
dc.description.versioninfo:eu-repo/semantics/publishedVersionpt_PT
dc.identifier.citationScotta, Isabella Cristina; Maidana, Wellington; Leite, Vicente (2021). Overvoltage protection for grid-connected picohydro generation using photovoltaic inverters. Revista Facultad de Ingeniería Universidad. ISSN 0120-6230. 99, p. 73-82pt_PT
dc.identifier.doi10.17533/udea.redin.20200581pt_PT
dc.identifier.issn0120-6230
dc.identifier.urihttp://hdl.handle.net/10198/24607
dc.language.isoengpt_PT
dc.peerreviewedyespt_PT
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by/4.0/pt_PT
dc.subjectPico-hydro turbinespt_PT
dc.subjectDistributed generationpt_PT
dc.subjectMicrogridspt_PT
dc.subjectPhotovoltaic inverterspt_PT
dc.titleOvervoltage protection for grid-connected picohydro generation using photovoltaic inverterspt_PT
dc.title.alternativeProtección contra sobretensión para la generación pico-hídrica conectada a la red mediante inversores fotovoltaicospt_PT
dc.typejournal article
dspace.entity.typePublication
oaire.citation.endPage82pt_PT
oaire.citation.issue99pt_PT
oaire.citation.startPage73pt_PT
oaire.citation.titleRevista Facultad de Ingeniería Universidad de Antioquiapt_PT
person.familyNameMaidana
person.familyNameLeite
person.givenNameWellington
person.givenNameVicente
person.identifier.ciencia-id911B-D630-E7B0
person.identifier.ciencia-id781B-C2C2-44B3
person.identifier.orcid0000-0002-5361-3850
person.identifier.orcid0000-0002-8790-519X
person.identifier.ridD-1215-2019
person.identifier.ridN-6962-2013
person.identifier.scopus-author-id57214233736
person.identifier.scopus-author-id36456604300
rcaap.rightsopenAccesspt_PT
rcaap.typearticlept_PT
relation.isAuthorOfPublication54998ee3-dd67-4090-a5ab-db3d2b57f4b4
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