This paper proposes a 18-step back-to-back voltage source converter using four sets of 3-Level converter module with auxiliary circuit to increase the number of steps. The proposed back-to-back voltage source converter has an independent control capability of active power and reactive power at the interconnected ac system. The operational feasibility of proposed system was verified through computer simulations with PSCAD/EMTDC software. The feasibility of hardware implementation was verified through experimental results with a scaled hardware model. The proposed back-to-back converter can be widely applied for interconnecting the renewable energy source to the power grid.
본 논문은 UPFC(Unified Power Flow Controi)의 유효전력 및 무효전력의 제어를 통해 시스템의 레벨을 향상시키기 위한 운용 알고리즘을 제시한다. 전력 계통에서 UPFC의 효과 분석하기 위해 분리형 모델(decoupled model)을 이용하였다. 본 논문에서는 계통의 조류 및 전압을 이용한 안전도 지수가 제시되었고, 이를 반복계산(iterative method)을 통해 최소화하였다. 이를 위해 각 안전도 지수의 민감도 벡터가 최소화되는 방향으로 UPFC의 운전점을 찾고, 이로써 시스템의 안전도를 증대시킨다. 제안된 알고리즘은 다기의 UPFC를 대상으로 IEEE 30 모선에 적용하여 시스템 안전도 레벨을 검토하였다.
This paper presents target operation voltage guidelines of each voltage control area considering both voltage stability and economical efficiency in real power system. EMS(Energy Management System) data, Real-time simulator, shows not only voltage level but lots of information about real power system. Also this paper performs optimal power flow calculation of three objective functions to propose the best target operation voltage. objective function of interchange power flow maximum and active power loss minimization stand for economical efficiency index and reactive power reserve maximum objective unction represents stability index. Then through simulation result using optimazation technique, the most effective objective function is chosen. To sum up, this paper divides voltage control area into twelve considering electric distance characteristics and estimate or voltage level by the passage of time of EMS peak data. And through optimization technique target operation voltage of each voltage control area is estimated and compare heir result. Then it is proposed that the best scenario to keep up voltage stability and maximize economical efficiency in real power system.
For open-end permanent magnet synchronous machine(PMSM) with dual inverter system, where one inverter is connected to the source and the other is flying, the dc link voltage of the flying inverter can be boosted through the machine. For this reason, when compared with single inverter drive system, higher voltage can be applied to PMSM, and higher torque can be generated in the flux weakening region. In this case, however, active and reactive powers are separately supplied by each inverter to maintain the dc link voltage of flying inverter. Therefore, the required flux weakening control is different from the conventional method for a single inverter drive system. This paper proposes the novel flux weakening control method which maximizes the active voltage component in a dual inverter PMSM drive system. The proposed method was demonstrated and verified through experimental results.
This paper proposes a grid-tied power conditioning system for fuel cell, which consists of three-phase current-fed DC-DC converter and three-phase PWM inverter. The three-phase current-fed DC-DC converter boosts fuel cell voltage of 26-48 V up to 400 V with zero-voltage switching (ZVS) scheme, while the three-phase PWM(Pulse Width Modulation) inverter controls the active and reactive power supplied to the grid. The operation of the proposed power conditioning system with fuel cell model is verified through simulations with PSCAD/EMTDC software. The feasibility of hardware implementation is verified through experimental works with a laboratory prototype with 1.2 kW proton exchange membrane (PEM) fuel cell stack. The proposed power conditioning system can be commercialized to interconnect the fuel cell with the power grid.
A 30kW electrical power conversion system is developed for a variable speed wind turbine. In the wind energy conversion system(WECS) a synchronous generator with field current excitation converts the mechanical energy into electrical energy. As the voltage and the frequency of the generator output vary according to the wind speed, a 6-bridge diode rectifier and a PWM boost chopper is utilized as an ac-dc converter maintaining the constant dc-link voltage with only single switch control. An input current control algorithm for maximum power generation during the variable speed operation is proposed without any usage of speed sensor. Grid connection type PWM inverter converts dc input power to ac output currents into the grid. The active power to the grid is controlled by q-axis current and the reactive power is controlled by d-axis current with appropriate decoupling. The phase angle of utility voltage is detected using software PLL(Phased Locked Loop) in d-q synchronous reference frame. Experimental results from the test of 30kW prototype wind turbine system show that the generator power can be controlled effectively during the variable speed operation without any speed sensor.
본 논문에서는 새로운 연료전지용 3상 전류형 능동클램프 DC-DC 컨버터를 제안한다. 전류형 컨버터 구조에 능동클램프 회로를 채용하여 과도기에 발생하는 서지전압을 저감하였고 모든 스위치에서 영전압 스위칭을 하며, 그 장점으로 : 연속적인 입력전류, 전압 오버슈트 제거, 영전압 턴 온 스위칭, 고주파 변압기 1차/2차 측에 부가적인 스너버 회로의 필요성 제거, 소프트 스위칭에 의한 저속 다이오드 적용 등이 있다. 더구나 대용량 발전 시스템에 적합하도록 전류형 컨버터 구조와 3상 전력변환 회로를 결합하였다. 3상 전력변환 적용의 장점은 : 입력전류 및 출력전압 주파수의 3배 증가, 스위치에 흐르는 RMS 전류 저감, 필터소자 용량 및 부피 감소, 고주파 변압기 이용률 증가, 단순화된 전력회로에 따른 전체 크기 축소 및 신뢰성 향상 등이 있다. 제안하는 3상 전류형 능동 클램프 DC-DC 컨버터는 이러한 장점들 때문에 발전용 연료전지 시스템의 승압형 DC-DC 컨버터에 적합하며 대용량 태양전지 발전 시스템 및 배터리 충전기 등에도 적용할 수 있다. 새로운 3상 DC-DC 컨버터와 3상 PWM 알고리즘을 제안하며, 시뮬레이션과 프로토타입의 제작 및 실험을 통하여 그 성능을 평가 및 확인하였다.
This paper deals with the dynamic analysis of variable speed wind power systems with doubly-fed induction generators (DFIG). First, the mathematical modeling of wind farm which consists of turbine rotor, DFIG, rotor side and grid side converter and control systems is presented. In particular, the equation for dynamic modeling of the DFIG and the AC/DC/AC converter is expressed as dq reference frame. And then, on the basis of mathematical modeling for each component of wind farm, dynamic simulation algorithms for speed and pitch angle control of wind turbine and generated active and reactive power control of the DFIG and the AC/DC/AC converter are established. Finally, Using the MATLAB/SIMULINK, this paper presents dynamic simulation model for 6MW wind power generation systems with the DFIG considering distribution systems and performs the dynamic analysis of wind power systems in steady state. Moreover, this paper also presents the dynamic performance for the case when the voltage sag in grid source and phase fault in bus are occurred.
This paper presents a study on the control of a power quality compensating equipment of electrical railway built in small-scaled to preliminary research. Because this compensating equipment is very complicated power electronics system, consisting of a scott transformer as a power source, four single phase inverters interconnected with DC-link capacitors and various electrical apparatuses, multiple controllers and control algorithms with high performance and reliability are needed. The major function of the compensating equipment is to manage reactive and active powers by using the four single phase inverters, so, the main control effort is focused on the power flow control which realized through the decoupling current control of the four inverters. Overall control system is designed with object oriented and analyzed on a Simulink window. The simulation results show that the design scheme is very effective for a complicated control system and the proposed controller has good performance.
In this paper, a new voltage collapse proximity index (VCPI) based on system apparent power loss sensitivity is proposed. The newly proposed index .lambda.$^{Sloss}$ reaches -.inf. at system voltage collapse point and can be represented by .root..lambda.$^{Ploss}$$^{2}$+.lambda.$^{Qloss}$$^{2}$ where .lambda.$^{Ploss}$ and .lambda.$^{Qloss}$ are the VCPI based on the system active and reactive power loss sensitivity respectively. These indices can be used for the system VAR investment. .DELTA.Q [VAR] is invested, step by step, by the priority of the VCPI index given for each bus. The indices use information from normal power flow equations and their Jacobians. Computation time for deriving .lambda.$^{Sloss}$ is almost same as that for power flow calculation. Two case studies prove the effectiveness of the .lambda.$^{Sloss}$ index and the VAR investment algorithm proposed.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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