• Journal of Power Electronics
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• 제18권4호
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• pp.997-1006
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• 2018

This paper proposes a transformerless photovoltaic (PV) power converter system based on the DC/AC boost inverter, which can solve the leakage current and second-order ripple power issues in single-phase grid-connected PV inverters. In the proposed topology, the leakage current can be decreased remarkably since most of the common-mode currents flow through the output capacitor, by-passing parasitic capacitors, and grounding resistors. In addition, the inherent ripple power component in the single-phase grid inverter can be suppressed without adding any extra components. Therefore, bulky electrolytic capacitors can be replaced by small film capacitors. The effectiveness of the proposed topology has been verified by simulation and experimental results for a 1-kW PV PCS.

• 한국철도학회논문집
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• 제18권4호
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• pp.325-334
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• 2015

본 논문에서는 하이브리드 에너지 저장장치의 계통연계 제어에 대하여 기술 하였다. 배터리는 큰 에너지 밀도를 가지지만 순간 전력밀도는 낮아 급격한 전류변동이 일어날 경우 수명이 저하된다. 이러한 단점을 보완하기 위해 수퍼커패시터를 함께 사용하는 하이브리드 에너지 저장장치를 구성하였고 이에 대한 제어방법을 제안하였다. 배터리와 수퍼커패시터의 제어를 위해서는 예측형 전류제어기를 가지는 p-q 제어방법을 적용하였다. 제안된 제어기의 효용성을 검증하기 위해 실제 계통모델에 대한 PSIM과 RTDS를 이용한 시뮬레이션을 수행하였다.

• Journal of Power Electronics
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• 제18권5호
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• pp.1567-1576
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• 2018

The reliability of grid-connected inverters can be improved by algorithms capable of diagnosing faults in LCL filters. A fault diagnostic method during inverter startup is proposed. The proposed method can accurately generate and monitor information on the peak value and the location of the peak frequency component of the step response of a damped LCL filter. To identify faults, the proposed method compares the evaluated response with the response of a healthy higher-order damped LCL filter. The frequency components in the filter voltage response are first analytically obtained in closed form, which yields the expected trends for the filter faults. In the converter controller, the frequency components in the filter voltage response are computed using an appropriately designed fast Fourier transform and compared with healthy LCL response parameters using a finite state machine, which is used to sequence the proposed startup diagnostics. The performance of the proposed method is validated by comparing analytical results with the simulation and experimental results for a three-phase grid-connected inverter with a damped LCL filter.

• 전력전자학회논문지
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• 제20권3호
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• pp.247-254
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• 2015

Unintentional islanding results in safety hazards, power quality degradation, and many other issues. Thus, islanding detection of grid-connected distributed generation system is a key function for standards compliance. Many anti-islanding schemes are currently being studied; however, existing anti-islanding schemes used in inverters have power quality degradation and non-detection zone issues. Therefore, this paper analyzes existing anti-islanding schemes by using frequency drift in accordance with both islanding detection performance and power quality. This paper also proposes a new anti-islanding scheme by using frequency drift. Both simulation and experimental results show that the proposed scheme has negligible power quality degradation and no non-detection zones compared with other existing schemes.

• 전기학회논문지
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• 제66권11호
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• pp.1591-1599
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• 2017

In power electronics applications which switching frequency is below audible frequency, the acoustic noise and vibration design of magnetics are as important as the efficiency. In the case of the powder core, which is widely used in grid-connected inverters, many researches have been progressed in terms of efficiency. However, there are only few research have been progressed related with acoustic noise and vibrations. In this paper, the Sendust(Fe-Si-Al) powder core material which has low magnetostriction and low core loss is analyzed in terms of acoustic noise and vibration induced by Maxwell force and magnetostriction. Three building structures such as, rectangular, toroidal, and oval shape are designed for 4kW grid-connected inverter, because magnetic properties and the audible noises of the inductor are varied by magnetic core building structures. The effects of the Maxwell force and magnetostriction behaviors varied with core shapes are analyzed by finite element method and experiments. In addition, experiment results of the inductor efficiency are presented according to core building structures.

• 전기전자학회논문지
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• 제23권1호
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• pp.151-158
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• 2019

본 논문에서는 태양광 및 풍력 발전소 등에 설치되어 있는 다수의 계통 연계형 인버터를 사용하여 Virtual D-STATCOM을 구성하고, 배전계통의 부하의 무효전력과 배전선로의 거리에 따른 케이블의 무효전력을 보상하여 기존의 단일 대용량 D-STATCOM을 설치하지 않고 변전소 인근의 PCC단의 무효전력을 보상하는 방법을 제시한다. 제안된 방식은 Matlab Simulink 시뮬레이션을 통해 동작원리와 무효전력 보상 성능을 검증하였다.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제17권5호
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• pp.1187-1195
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• 2013

태양광 인버터는 항상 태양전지 어레이의 최대 전력을 추종하며 동작해야 한다. 또한 태양광 인버터는 폭넓은 태양전지의 최대 전력점 전압과 관계없이 최대 전력점을 추종해야 한다. 태양전지의 전류리플이 발생한다면 최대 전력점 추종 기능이 저하되고 일사량 변동이나 최대 전력점 변동 시 정상적으로 추종하기 어려워진다. 이러한 문제점을 해결하기 위해 본 논문에서는 고효율의 새로운 최대 전력점 추종 알고리즘과 태양전지의 전류리플 감소 알고리즘을 제안하였다. 4KW급 계통연계형 태양광 인버터에 적용하여 실험한 결과 최대 전력점 추종 효율이 99.97%, 인버터 출력 효율은 97.5%, 인버터 전류의 고조파 총 왜곡률은 1.05%로 우수한 성능을 보였다. 또한 0.5초 동안 일사량을 100% -> 10%, 10% -> 100%로 급격히 변동하였을 때에도 안정된 최대 전력점 추종이 가능함을 알 수 있었다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제21권12호
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• pp.16-22
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• 2020

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.

• 전력전자학회논문지
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• 제17권6호
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• pp.546-552
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• 2012

This paper presents an active anti-islanding detection method using negative sequence voltage injection to the grid through a three-phase photovoltaic inverters. Because islanding operation mode can cause a variety of problems, the islanding detection of grid-connected photovoltaic inverter is the mandatory feature. The islanding mode is detected by measuring the magnitude of negative sequence impedance calculated by the negative sequence voltage and current at the point of common coupling. Simulation and experimental test are performed to verify the effectiveness of the proposed method which can detect the islanding mode in the specified time. The test has been done in accordance with the condition on IEEE Std 929-2000.

• Journal of Power Electronics
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• 제17권1호
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• pp.232-241
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• 2017

Advanced control algorithms must be used to make wind power generation truly cost effective and reliable. In this study, we develop a new and simple control scheme that employs model predictive control (MPC), which is used in permanent magnet synchronous generators and grid-connected inverters. The proposed control law is based on two points, namely, MPC-based torque-current control loop is used for the generator-side converter to reach the maximum power point of the wind turbine, and MPC-based direct power control loop is used for the grid-side converter to satisfy the grid code and help improve system stability. Moreover, a simple prediction scheme is developed for the direct-drive wind energy conversion system (WECS) to reduce the computation burden for real-time applications. A small-scale WECS laboratory prototype is built and evaluated to verify the validity of the developed control methods. Acceptable results are obtained from the real-time implementation of the proposed MPC methods for WECS.