The Transactions of the Korean Institute of Power Electronics
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v.25
no.5
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pp.369-375
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2020
Distribution energy resources have been increasing in recent years. However, output power is limited for distribution network stability. This study proposes an active distribution network that can reconfigure distribution lines by using an active phase controller. A conventional distribution network has a fixed structure, whereas an active distribution network has a variable structure. Therefore, the latter can increase the output power of distribution energy resources and decrease the overload of distribution line facilities. An active phase controller has two operation modes for minimizing circulating current during dynamic reconfiguration. In this study, voltage and current control algorithms are proposed for active phase controllers. The simulation of the proposed methods for active phase controllers is performed using PSIM software.
Kim, Chan-Ki;Belayneh, Negesse Belete;Park, Chang-Hwan;Kim, Jang-Mok
The Transactions of the Korean Institute of Power Electronics
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v.25
no.1
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pp.61-67
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2020
This study deals with the modulation index (MI) of a voltage source converter (VSC) HVDC system based on a modular multilevel converter (MMC). In the two-level converter, the purpose of the MI is to maximize the achievable AC voltage of the converter from a fixed DC voltage. Unlike that in a two-level converter, the MI in the MMC topology plays a role in making the converter a voltage source using a capacitor. The circulating current in the MMC distorts the AC voltage reference, and the distortion affects the MI. In addition, the AC network conditions, such as AC voltage variation and reactive power, affect the MI. Therefore, the MI should be optimized with consideration of internal and external factors. This study proposes a method to optimize the MI of an MMC HVDC system.
본 논문에서는 능동 클램프 회로를 이용한 위상천이 풀-브리지 컨버터(Phase-shift Full-Bridge Converter)의 스위치 제어 방법을 제안한다. 기존의 위상천이 풀-브리지 컨버터는 2차측 정류 스위치에서 스파이크 전압이 발생하며, 순환 전류(Circulating current)로 인한 도통 손실이 발생하는 단점을 지닌다. 위의 문제를 극복하는 회로로서 2차 측에 능동 클램프 회로를 적용하는 방법이 연구되었다. 하지만, 낮은 부하에서 클램프 커패시터의 전압이 상승하여, 2차 측 소자의 전압 스트레스가 증가하고, EMI 문제가 발생되는 단점을 지닌다. 본 논문에서는 위상천이 풀-브리지 컨버터의 2차 측에 능동 클램프 회로 및 동기 정류 스위치(Synchronous rectifier switch)를 적용하여, 클램프 커패시터의 전압 상승을 억제하는 해결 방안을 제시하며, 능동 클램프 회로의 스위치 제어 방법을 제안한다. 또한, 회로의 구조, 동작 원리 및 스위치 제어 방법을 설명하고, 모의 실험을 수행하여 타당성을 검증한다.
In this paper, a novel zero-voltage and zero-current switching (ZVZCS) interleaved two switch forward converter is proposed. By using a coupled-inductor-type smoothing filter, a snubber capacitor, the parallel capacitance of the leading switches and the transformer parasitic inductance, the proposed converter can realize soft-switching for the main power switches. This converter can effectively reduce the primary circulating current loss by using the coupled inductor and the snubber capacitor. Furthermore, this converter can reduce the reverse recovery loss, parasitic ringing and transient voltage stress in the secondary rectifier diodes caused by the leakage inductors of the transformer and the coupled inductance. The operation principle and steady state characteristics of the converter are analyzed according to the equivalent circuits in different operation modes. The practical effectiveness of the proposed converter was is illustrated by simulation and experimental results via a 500W, 100 kHz prototype using the power MOSFET.
The Transactions of the Korean Institute of Power Electronics
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v.26
no.5
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pp.372-375
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2021
A three-leg inverter-type isolated DC-DC Converter that can use 220 and 440 V grid input voltages is introduced. The secondary circuit structure of the proposed topology is center-tap, which is the same as the conventional phase-shifted full-bridge converter. However, the primary circuit structure is composed of a three-leg inverter structure and a transformer, in which two primary windings are connected in series. The proposed circuit structure has a wider input voltage range than the conventional phase-shifted full-bridge converter, and the circulating-current on the primary-side is reduced. In addition, the voltage stress at the secondary rectifier is greatly improved, and high efficiency can be achieved at a high input voltage by removing the snubber circuit added to the conventional converter. Prototype converters with input DC of 311 V, output of 622 V, and 50 V and 6 kW class specifications were designed and manufactured to verify the validity of the proposed topology; the experimental results are presented.
Power plant simulators have been used for operator training, control verification and engineering verification. In general, simulators can be used in the place where they are installed by only single user group at a time. Considering high cost of simulator development, a lot of available scenarios, the diversity of user level and accessibility based on users' work location, development of simulator system that can be used by multiple user groups regardless of location is required in order to enhance utilization of simulators. In this paper, the simulator system that can be used by multiple user group simultaneously without location limitation is proposed. The simulator system is composed of simulator servers, database servers, HMI servers, a web server, web clients. Simulator server consists of control model, process model that are developed for Circulating Fluidized Bed power plant located overseas. A web server manages user accounts, operation procedures, multiple server access between web client group and simulator server group. In other words, a web server makes a user group select a simulator server at a time. The developed simulator system is integrated after implementing process model, control model, HMI, and web server. Web client systems are installed on local site where power plant is located, while simulator servers, HMI servers, database servers, and a web server are located in KEPCO RI. The developed simulator system is verified by steady-state test, malfunction test and so on via remote access.
This study presented techno-economic analysis of a 500 MWe oxy-coal power plant with CO2 capture. The power plant included a circulating fluidized-bed (CFB), ultra-supercritical steam turbine, flue gas conditioning (FGC), air separation unit (ASU), and CO2 processing unit (CPU). The dry flue gas recirculation (FGR) was used to control the combustion temperature of CFB. One FGR heat exchanger, one heat exchanger for N2 stream exiting ASU, and a heat recovery from CPU compressor were considered to enhance heat efficiency. The decrease in the temperature difference (ΔT) of the FGR heat exchanger that means the increase in heat recovery from flue gas enhanced the electricity and exergy efficiencies. The annual cost including the FGR heat exchanger and FGC cooling water was minimized at ΔT = 10 ℃, where the electricity efficiency, total capital cost, total production cost, and return on investment were 39%, 1371 M$, 90 M$, and 7%/y, respectively.
Kim, Min-Jae;Kim, Yeon-Woo;Prabowo, Yos;Choi, Se-Wan
The Transactions of the Korean Institute of Power Electronics
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v.21
no.5
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pp.373-380
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2016
In this paper, a 50-kW high-efficiency modular fast charger for both electric vehicle (EV) and neighborhood electric vehicle (NEV) is proposed. The proposed fast charger consists of five 10-kW modules to achieve fault tolerance, ease of thermal management, and reduce component stress. Three-level topologies for both AC-DC and DC-DC converters are employed to use 600V MOSFET, resulting in ease of component selection and increase in switching frequency. The proposed three-level DC-DC converter with coupled inductor and its hybrid switching method can reduce the circulating current under wide output voltage range. A 50-kW prototype of the proposed fast charger was developed and tested to verify the validity of the proposed concept. Experimental results show that the proposed fast charger achieves a rated efficiency of 95.2% and a THD of less than 3%.
Journal of the Korean Institute of Illuminating and Electrical Installation Engineers
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v.27
no.4
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pp.88-95
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2013
A new droop control method which can be applied to 3-phase 4-wire uninterruptible power supply is proposed in this paper. The droop control method for parallel operation is very attractive one as UPS parallel operation can be carried out without any data communication devices provided among UPS systems connected, but it reportedly shows a PnP(plug-and-play) problem. A basic reason why a circulating current could flow among parallel-connected UPS systems is clearly investigated as well when droop-controlled-ups systems are operated in the manner of PnP. The proposed algorithm is deduced from the investigated result and is basically structured to keep a balanced frequency and balanced voltage profile against power variation. This paper shows that balanced parallel operation of droop control method can be obtained under unbalanced load as well as balanced load conditions when PnP operation is needed and load change occurs.
Park, Sang-In;Huh, Jae-Sun;Moon, Won-Sik;Kim, Doo-Hee;Kim, Jae-Chul
The Transactions of The Korean Institute of Electrical Engineers
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v.64
no.2
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pp.232-239
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2015
Faced with unbalanced grid operation mode, the high voltage direct current (HVDC) based on voltage source converter (VSC) can be properly controlled by a dual current control scheme. For the modular multilevel converter (MMC) controlling the AC side current is able to limit the arm current which flows along the IGBT of submodule (SM) to rated current. However the limitation of the arm current results in leaving the control range of active power at MMC confined to below the rated capacity. As a result, limiting the arm current causes the problem that the DC side voltage of the HVDC can not be controlled to the reference value since MMC HVDC adjusts the DC side voltage through the active power. In this paper, we propose the algorithm adjusting the active powers of both MMCs to resolve the problem. The back-to-back MMC HVDC applying the algorithm is modeled by PSCAD/EMTDC to verify the algorithm.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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