한국산학기술학회논문지 (Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society)

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온/오프라인 시뮬레이션 툴을 이용한 계통연계형 인버터의 LCL 필터 특성 분석비교

Analytic Comparison of LCL Filter Characteristics of Three-phase Grid-connected Inverter by On/Off-line Simulation Tools

  • 이강 (충남대학교 전기공학과) ;
  • 차한주 (충남대학교 전기공학과)
  • Lee, Gang (Department of Electrical Engineering, Chungnam National University) ;
  • Cha, Hanju (Department of Electrical Engineering, Chungnam National University)
  • 투고 : 2020.08.10
  • 심사 : 2020.12.04
  • 발행 : 2020.12.31
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초록

본 논문에서는 계통연계형 인버터용 LCL 필터 특성을 학계와 산업계의 대표적인 오프라인, 온라인 시뮬레이션 도구를 적용하여 LCL 필터와 L 필터의 차이점을 비교 분석하였다. 논문의 연구방법은 비교 분석 및 검증 방법을 적용하여 먼저 LCL 필터를 포함한 계통연계형 인버터 시스템의 수학적 분석과 모델링한 후 오프라인 시뮬레이션 도구로 시뮬레이션한 결과를 수학적 이론값과 비교하였으며, 마지막으로 실시간 시뮬레이터를 사용한 실험을 통한 검증과정으로 구성하였다. 3개의 시뮬레이션 툴을 사용하여 LCL 필터를 모델링 및 시뮬레이션하고 LCL 필터의 고주파 고조파에 대해 필터링 효과를 확인하였다. 먼저, LCL 필터의 전달 함수와 관련 수식을 소개하였으며, 이를 바탕으로 보드선도로 그 특성을 분석하였다. 또한 LCL 필터의 매개 변수에 따라 PSIM 및 MATLAB의 오프라인 시뮬레이션과 FFT를 통해 필터 특성을 확인하였다. 마지막으로 실시간 시뮬레이터인 Typhoon HIL402와 DSP 제어기를 연결하여 온라인 시뮬레이션 결과와의 일관성을 확인하였으며 LCL 필터의 필터링 특성을 시험으로 검증하였다.

The characteristics of the LCL filter for grid-connected inverters have been discussed in academia and industry. An online simulation tool was applied to compare and analyze the difference between the LCL filter and L filter. LCL filters were modeled and simulated using a range of professional simulation simulators, and the LCL filters were found to have good filtering effects for high-frequency harmonics. First, this paper summarizes the transfer functions of the LCL filter and provides the Bode plot diagram. The accuracy and validity of the filter attenuation characteristics were confirmed by a fast Fourier transform based on off-line simulation tools, such as PSIM and MATLAB, depending on the given parameters of the LCL filter. Finally, the Typhoon HIL402 real-time simulation was performed for hardware in the loop simulation to verify the actual filtering characteristics of the LCL filter.

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참고문헌

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