We present a two-stage inverter with high step-up conversion ratio engaging modified finite-set Model Predictive Control (MPC) for utility-integrated photovoltaic (PV) applications. The anticipated arrangement is fit for low power PV uses, the calculated efficiency at 150 W input power and 19 times boosting ratio was around 94%. The suggested high-gain dc-dc converter based on Cockcroft-Walton multiplier constitutes the first-stage of the offered structure, due to its high step-up ability. It can boost the input voltage up to 20 times. The 3S current-source inverter constitutes the second-stage. The 3S current-source inverter hires three semiconductor switches, in which one is functioning at high-frequency and the others are operating at fundamental-frequency. The high-switching pulses are varied in the procedure of unidirectional sine-wave to engender a current coordinated with the utility-voltage. The unidirectional current is shaped into alternating current by the synchronized push-pull configuration. The MPC process are intended to control the scheme and achieve the subsequent tasks, take out the Maximum Power (MP) from the PV, step-up the PV voltage, and introduces low current with low Total Harmonic Distortion (THD) and with unity power factor with the grid voltage.
A parallel control strategy in capacity proportion frequency allocation mode for shunt active power filters (APFs) is proposed to overcome some of the difficulties in high power applications. To improve the compensation accuracy and overall system stability, an improved selective harmonic current control based on multiple synchronous rotating reference coordinates is presented in a single APF unit, which approximately implements zero steady-state error compensation. The combined decoupling strategy is proposed and theoretically analyzed to simplify selective harmonic current control. Improved selective harmonic current control forms the basis for multi-APF parallel operation. Therefore, a parallel control strategy is proposed to realize a proper optimization so that the APFs with a larger capacity compensate more harmonic current and the ones with a smaller capacity compensate less harmonic current, which is very practical for accurate harmonic current compensation and stable grid operation in high power applications. This is verified by experimental results. The total harmonic distortion (THD) is reduced from 29% to 2.7% for a typical uncontrolled rectifier load with a resistor and an inductor in a laboratory platform.
This paper presents the results of investigating harmonic levels on medium voltage motors at loading conditions in air separation plant. The essential results of the measurements of the medium voltage motor harmonics are summarized in the values for the total harmonic distortion (THD). Motors loading case is used to assess the current and voltage harmonic distortions. Proper system analysis is important when adding a new motor starting and controlling the equipment. With the result of the paper it is possible to suggest the most appropriate starting and control method. Two medium voltage motors of air separation unit measurement results and simulations are summarized. Both current and voltage harmonic distortions are fitted by using a linear and exponential regression model. The prediction of THD values can be used for this kind of process for future planning by utilities.
In this paper, the THD(Total Harmonic Distortion) in distribution systems according to the ratio of non-linear loads was calculated and analyzed. The PCC(Point of Common Coupling) is selected to analyze THD of a 3-phase current and a neutral current.
This paper introduces a new algorithm to calculate distortion power using complx THD(Total Harmonic Distortion) index. The proposed algorithm involves FFT(Fast Fourier Transform) to compute real and imaginary THDs of voltage and current. Case studies are presented to show the availability of the proposed method.
This paper presents a scheme to improve the line current distortion of power factor corrector (PFC) topology at the zero crossing point using a predictive control algorithm in both the continuous conduction mode (CCM) and discontinuous conduction mode (DCM). The line current in single-phase PFC topology is distorted at the zero crossing point of the input AC voltage because of the characteristic of the general proportional integral (PI) current controller. This distortion degrades the line current quality, such as the total harmonic distortion (THD) and the power factor (PF). Given the optimal duty cycle calculated by estimating the next state current in both the CCM and DCM, the proposed predictive control algorithm has a fast dynamic response and accuracy unlike the conventional PI current control method. These advantages of the proposed algorithm lower the line current distortion of PFC topology. The proposed method is verified through PSIM simulations and experimental results with 1.5 kW bridgeless PFC (BLPFC) topology.
The Transactions of The Korean Institute of Electrical Engineers
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v.64
no.9
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pp.1288-1296
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2015
The ac side current of a line commutated converter(LCC) high voltage direct current (HVDC) is characterized by highly non-sinusoidal waveform. If the harmonic current is allowed to flow in the connected ac network, it may cause unacceptable levels of distortion. Therefore, ac side filters are required as part of the total HVDC converter station, in order to reduce the harmonic distortion of the ac side current and voltage to acceptably low levels. The ac filters are also employed to compensate the requested reactive power because LCC HVDC also consume substantial reactive power. Among different types of filters, triple-tuned filters have been widely utilized for HVDC system. This paper presents two design methods of triple-tuned filter; equivalent method and parametric method. Using a parametric method, in particular this paper proposes a design algorithm for a triple tuned filter. Finally, the performance of the design algorithm is evaluated for a 250kV HVDC system in Jeju island. The results cleary demonstrate the effectiveness of proposed design method in harmonics reduction.
The Transactions of The Korean Institute of Electrical Engineers
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v.61
no.9
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pp.1232-1241
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2012
The ac side current of an high voltage direct current (HVDC) converter is characterized by highly non-sinusoidal waveform. If the harmonic current is allowed to flow in the connected ac system, it may cause unacceptable levels of distortion. Therefore, ac side filters are required as part of the total HVDC converter station, in order to reduce the harmonic distortion of the ac side current and voltage to acceptably low levels. The ac side filters are also employed to compensate network requested reactive power because HVDC converters also consume substantial reactive power. Among different types of filters, double-tuned filters have been widely utilized for HVDC system. This paper presents two design methods of double-tuned filter; equivalent method and parametric method. Using a parametric method, in particular the paper proposes a new design algorithm for a realistic system. Finally, the performance of the design algorithm is evaluated for a 80kV HVDC system in Jeju island with PSCAD/EMTDC program. The results cleary demonstrate the effectiveness of proposed design method in harmonics elimination and steady-state stability.
Park, Jong-Hyoung;Chi, Min-Hun;Kim, Heung-Geun;Chun, Tae-Won;Nho, Eui-Cheol
The Transactions of the Korean Institute of Power Electronics
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v.15
no.3
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pp.235-243
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2010
This paper describes a design method of LCL filter for grid-connected three-phase PWM inverter. First, by analyzing the ripple component of phase voltages and currents according to the PWM pattern of grid-connected three-phase inverter, the RMS value of the current ripple can be calculated. Then based on the analysis, the current THD in the inverter-side can be defined. After that by analyzing the dependency between the current THD of the system and the current ripple attenuation, the parameter of LCL filter can be designed. Finally, the described LCL filter design method is verified by showing a good agreement between the target current $THD_g$ and the actual one through the simulation and experiment.
This paper proposes a synchronous switching technique for a Vienna rectifier that uses carrier-based pulse width modulation (CB-PWM). A three-phase Vienna rectifier, similar to a three-level T-type converter with three back-to-back switches, is used as a PWM rectifier. Conventional CB-PWM requires six independent gate signals to operate back-to-back switches. When internal switches are operated synchronously, only three independent gate signals are required, which simplifies the construction of gate driver circuits. However, with this method, total harmonic distortion of the input current is higher than that with conventional CB-PWM switching. A reactive current injection technique is proposed to improve current distortion. The performance of the proposed synchronous switching method and the effectiveness of the reactive current injection technique are verified using simulations and experiments performed with a set of Vienna rectifiers rated at 5 kW.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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