For a shunt power quality controller (SPQC) the DC side voltage value which is closely related to the compensation performance is a significant parameter. Buy so far, very little discussion has been conducted on this in a quantitative manner by previous publications. In this paper, a method to design the DC side voltage of SPQC is presented according to the compensation performance in the single-phase system and the three-phase system respectively. First, for the reactive current and the harmonic current compensation, a required minimal value of the DC side voltage with a zero total harmonic distortion (THD) of the source current and a unit power factor is obtained for a typical load, through the equivalent circuit analysis and the Fourier Transform analytical expressions. Second, when the DC side voltage of SPQC is lower than the above-obtained minimal value, the quantitative relationship between the DC side voltage and the THD after compensation is also elaborated using the curve diagram. Hardware experimental results verify the design method.
Generally, in a single-phase energy storage system (ESS) for households, AC ripple component with twice the fundamental frequency exists inevitably in the DC link voltage of single-phase PCS. In the grid-connected mode of a single-phase inverter, the AC ripple component in the DC link voltage causes low-order harmonics on grid-side current that deteriorates power quality on an AC grid. In this work, a control system adopting a feedforward controller is established to eliminate the AC ripple interference on the DC link side. Optimal battery nominal voltage design method is also proposed by considering the voltage loss and AC ripple voltage on DC link side in a single-phase ESS. Finally, the control system and battery nominal voltage design method are verified through simulations and experiments.
양방향 컨버터는 연료전지 발전 시스템의 인버터 dc link와 저전압 배터리를 연결시켜 준다. 방전 모드(boost)에서는 저전압(battery: 48[V])측에서 고전압(dc link: 380[V])측으로, 충전 모드(buck)에서는 저전압측 배터리로 전력이 전달된다. 본 논문에서는 방전모드 시 MOSFET으로 구성된 1.5[kW] 능동 클램프 전류원 풀 브리지 컨버터가 동작하고 배터리 충전 시 IGBT로 구성된 전압원 하프 브리지 컨버터가 동작한다.
A cascaded H-bridge multi-level STATCOM(STATic synchronous COMpensator), which is composed of many cell inverters with independent dc-sources, generates inevitably dc-side voltage unbalance among phases when it compensates unbalanced load. It comes from the difference of flowing active power in each phase when this compensator makes negative-sequence current to eliminate the unbalance of source-side current. However, this unbalance can be controlled by injecting zero-sequence current which is decoupled with grid currents, so the compensator can work well during this balancing process. Both a feedback control algorithm, which produces zero-sequence current proportional to dc-side voltage unbalance within each phase, and a feedforward control algorithm, which makes zero-sequence current directly from the compensator's negative-sequence current, were proposed. The dc-side voltage of each phase can be controlled stably by these proposed algorithms in both steady-state and transient, so the compensator can have fast response to satisfy control performance under rapid changing load. These balancing controllers were implemented and verified via simulation and experiment.
전력전자학회 2001년도 Proceedings ICPE 01 2001 International Conference on Power Electronics
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pp.227-231
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2001
A new primary-side-assisted zero-voltage and zero-current switching (ZVZCS) three-level DC-DC converter with flying capacitor is proposed. The three-level converters are promising in high voltage applications, and ZVZCS is a very effective means for reducing switching losses. The proposed DC-DC converter uses only one auxiliary transformer and two diodes to obtain ZCS for the inner leg. It has a simple and robust structure, and offers soft-switching capability even in short-switching conditions. The proposed converter was verified by experiments in a 6KW prototype designed for communication applications and operating at 100kHz.
In this study, we first briefly introduce the effect of circulating current control on the modulation signal of a modular multilevel converter (MMC). The maximum modulation index is also theoretically derived. According to the optimal modulation index analysis and the model in the continuous domain, different DC-side output impedance equivalent models of MMC with/without compensating component are derived. The DC-side impedance of MMC inverter station can be regarded as a series xR + yL + zC branch in both cases. The compensating component of the maximum modulation index is also related to the DC equivalent impedance with circulating current control. The frequency characteristic of impedance for MMC, which is observed from its DC side, is analyzed. Finally, this study investigates the prediction of the DC voltage ripple transfer between two-terminal MMC high-voltage direct current systems under unbalanced conditions. The rationality and accuracy of the impedance model are verified through MATLAB/Simulink simulations and experimental results.
전압형 컨버터의 다양한 전압 합성 방법을 구현하기 위해서, 옵셋 전압을 주입하는 방법이 널리 사용되고 있다. 즉, 전압 변조 방식(pulse width modulation; PWM)들은 교류 측 전압 지령에 적절한 옵셋 전압을 주입하는 것과 수학적으로 동일하다. 이러한 옵셋 전압을 이용한 AC 단 출력 전압 합성 방법에 따라 DC 단 전압의 전압 이용률이 달라지며, 이는 모듈형 다단 컨버터(modular multilevel converter; MMC) 시스템에서도 동일하다. 따라서, DC 단의 용량이 정해져 있는 고압 직류(high voltage DC; HVDC) 송전 시스템의 경우에도 AC 단에 옵셋 전압을 이용함에 따라 AC 단으로 공급 가능한 최대 무효 전력의 크기를 변화시킬 수 있다. 본 논문에서는 대표적인 전압 변조 방식을 적용한 옵셋 전압 주입 시 합성된 AC 측 출력 전압에 따라 MMC 시스템의 레그 에너지 맥동을 수학적으로 분석하였다. 또한, 이를 실제 스케일의 400MVA급 MMC 시스템 시뮬레이션을 통해 수학적 분석의 경향성을 검증하였다.
In this paper, a capacitance estimation scheme for DC-link capacitors for single-phase AC/DC PWM converters is proposed. Under the no-load condition, a controlled AC current (30[Hz]) is injected into the input side, which then causes AC voltage ripples at the DC output side. Or, a controlled AC voltage can be directly injected into the DC output side. By extracting the AC voltage/current and power components on the DC output side using digital filters, the capacitance value can be calculated, where the recursive least squares (RLS) algorithm is used. The proposed methods can be simply implemented with software only and additional hardware is not required. From the experiment results, a high accuracy estimation of capacitances less than 0.85% has been obtained.
Tian, Jianlong;Hu, Aiguo Patrick;Nguang, Sing Kiong
Journal of Power Electronics
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제17권2호
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pp.570-578
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2017
This paper proposes a method to stabilize the output voltage of the secondary side of an Inductive Power Transfer (IPT) system through tuning/detuning via a serial tuned DC Voltage-controlled Variable Capacitor (DVVC). The equivalent capacitance of the DVVC changes with the conduction period of a diode in the DVVC controlled by DC voltage. The output voltage of an IPT system can be made constant when this DVVC is used as a variable resonant capacitor combined with a PI controller generating DC control voltage according to the fluctuations of the output voltage. Since a passive diode instead of an active switch is used in the DVVC, there are no active switch driving problems such as a separate voltage source or gate drivers, which makes the DVVC especially advantageous when used at the secondary side of an IPT system. Moreover, since the equivalent capacitance of the DVVC can be controlled smoothly with a DC voltage and the passive diode generates less EMI than active switches, the DVVC has the potential to be used at much higher frequencies than traditional switch mode capacitors.
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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