• 전력전자학회논문지
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• 제24권3호
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• pp.215-227
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• 2019

Grid-connected inverters should satisfy a certain level of total harmonic distortion (THD) to meet harmonics standards, such as IEEE 519 and P1547. The output quality of an inverter is typically degraded due to grid voltage harmonics, dead time effects, and the device's turn-on/turn-off delay, which all contribute to increasing the THD value of the output. The use of a harmonic controller is essential to meet the required THD value for inverter output under a distorted grid condition. In this study, an improved feedforward harmonic compensation method is proposed to effectively eliminate low-order harmonics in the inverter current to the grid. In the proposed method, harmonic components are directly compensated through feedforward terms generated by the proportional resonant controller with the grid current in a stationary frame. The proposed method is simple to implement but powerful in eliminating harmonics from the output. The effectiveness of the proposed method is verified through simulation using PSIM software and experiments with a 5 kW single-phase grid-connected inverter.

• 에너지공학
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• 제12권4호
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• pp.309-319
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• 2003

본 논문의 목적은 가변속 풍력터빈이 배전망에 미치는 영향을 평가하기 위한 모의해석 모델을 제시하고 제시된 모델을 사용하여 배전망에서의 전력품질에 대한 모의해석을 수행하는 것이다. 모델링된 풍력발전 시스템은 고정피치각을 갖는 풍력터빈과 영구자석형 동기발전기로 구성되며 전력전자 인버터에 의해 가변속 운전 및 무효전력 출력제어가 이루어진다. 풍력터빈 연계에 의한 전압변동 및 고조파 문제를 언급하며, 그 영향에 대하여 제시한 모델을 사용하여 정상상태 및 동특성 해석을 수행한다. 다양한 용량과 다른 출력제어방식의 가변속 풍력터빈을 이용하여 모의하고 평가한다. 사례연구들을 통해 각기 다른 계통상태에서 풍속의 변동 및 다른 출력제어방식에 따른 배전망의 전압변동에 미치는 영향과 고조파 문제를 보여준다. 모델링 및 모의는 PSCAD/EMTDC 프로그램을 기반으로 하여 수행한다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제11권1호
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• pp.73-78
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• 2010

본 연구에서는 분산전원이 연계된 배전계통에서 발생하는 고조파를 평가하고자 PSCAD/EMTDC를 이용하여 분산전원 배전계통 연계 시의 시뮬레이션을 수행하였다. 실계통과 유사한 배전계통 및 태양광발전 시스템을 모델링하여 연계지점을 구간마다 시뮬레이션을 수행하였다. 고조파 연계기준(IEEE Std 1547과 IEEE Std 519)을 적용하여 알고리즘을 작성하고, 시뮬레이션 데이터는 FFT로 변환하여 THD와 TDD로 구분하여 평가하였다. 구간별로 구분하여 평가한 고조파 함유량은 분산전원을 연계하지 않은 상태와 각 구간과 Case 별로 구분하여 평가하여 연계하기 전과 비교하여 고조파를 파악한 결과 모든 배전계통의 구간에서 고조파 분포가 적합하다는 평가를 할 수 있었으며, 부하로 선정한 50kW 유도모터의 특성으로 인해 구간 2에서의 고조파 분포가 증가함으로서 연구 결과의 효용성을 입증할 수 있었다.

• Journal of Power Electronics
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• 제19권6호
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• pp.1496-1504
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• 2019

This paper proposes a new THD reduction algorithm for modular multilevel converters (MMCs) with offset voltage injection operated in nearest level modulation (NLM). High voltage direct current (HVDC) is actively introduced to the grid connection of offshore wind powers, and this paper deals with a voltage generation technique with an MMC for wind power generation. In the proposed method, third harmonic voltage is added for reducing the THD. The third harmonic voltage is adjusted so that each of the pole voltage magnitudes maintains a constant value with a maximum number of (N+1) levels, where N is the number of sub-modules per arm. By using the proposed method, the THD of the output voltage is mitigated without increasing the switching frequency. In addition, the proposed method has advantageous characteristics such as simple implementation. As a part of this study, this paper compares the THD results of the conventional method and the proposed method with offset voltage injection to reduce the THD. In this paper, simulations have been carried out to verify the effectiveness of the proposed scheme, and the proposed method is implemented by a HILS (Hardware in the Loop Simulation) system. The obtained results show agreement with the simulation results. It is confirmed that the new scheme achieved the maximum level output voltage and improved the THD quality.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제38권7호
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• pp.916-922
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• 2014

본 논문에서는 12-펄스정류기의 고조파 저감을 위해 12-펄스정류기의 커패시터 중앙 DC버스에 보조전원장치의 설치를 제안하였다. 그리고 이 장치에 의해 고조파가 감소되는 이론적인 배경을 다루었으며 부하전류의 크기에 따라 보조전원장치가 어떻게 제어되어야 하는지를 밝혔다. 본 논문에서 제안한 보조전원장치는 구형파 전압원을 적용함으로써 능동필터와 같은 다른 방식에 비해 시스템 구조가 간단하고 보다 저렴하다. 본 논문에서 제안하는 12-펄스정류기 고조파 저감법의 검증을 위해 소프트웨어 PSIM을 활용하였으며 제안된 방식의 유효성을 확인하였다.

• 전력전자학회논문지
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• 제9권1호
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• pp.58-64
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• 2004

본 논문에서는 직류를 전원으로 하는 지하철에서 직류모선의 잉여전력을 교류모선으로 회생할 수 있는 직류전력 회생시스템의 고조파를 저감시키는 새로운 제어기법을 제안하였다. 직류전력 회생시스템에 수정 a도통(MAC : Modified a-Conduction)방식을 적용하면 출력전압에 12k$\pm$1차의 고조파가 존재한다. 이에 반해 본 논문에서 제안하는 SHE(Selected Harmonic Elimination)에 기반을 둔 방식을 적용하면 11차 고조파와 13차 고조파가 추가로 제거된다. 또한 회생시스템의 출력단에 23차 교류필터를 설치하면 잔존하는 고조파중 최저차 고조파인 23차 고조파도 제거할 수 있다. 본 논문에서 제안한 SHE방식을 적용한 고조파 저감기법을 검증하기 위하여 축소모델을 대상으로 하여 시뮬레이션을 행하였다. 그 결과, 출력전압의 THD가 기존의 MAC방식보다 더 낮으며 제어범위에서의 THD가 0.53∼0.68(%) 범위임을 확인하였다.

• 해양환경안전학회지
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• 제19권1호
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• pp.66-70
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• 2013

전기추진선박의 추진시스템에 주로 사용되는 3상 정류기의 입력전류는 다양한 저차 고조파를 포함하고 있다. 이러한 고조파 저감을 위해서 대전력이 필요한 대형 선박에 사용되는 전력변환장치는 12펄스 출력의 정류기가 현재 사용되고 있지만 여전히 $12{\pm}1$차의 고조파가 발생되는 문제점이 있다. 또한, 속도 및 토크 제어기법으로 널리 사용되고 있는 직접토크제어기법의 경우에는 토크 리플이 심하고 전동기의 입력전류는 인버터의 스위칭에 의해 고조파를 크게 포함하고 있다. 본 연구에서는 직접토크제어기법을 이용하는 전기추진시스템의 12펄스 정류기에 보조 전원을 공급하여 고조파를 저감하고 토크 제어성능을 향상시켰으며 실선시스템 환경에서 시뮬레이션을 통해 그 유효성을 입증하였다.

• Journal of Power Electronics
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• 제19권5호
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• pp.1303-1314
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• 2019

This paper studies the harmonic characteristics of ship electric propulsion systems and their treatment methods. It also adopts effective measures to suppress and prevent ship power systems from affecting ship operation due to the serious damage caused by harmonics. Firstly, the harmonic characteristics of a ship electric propulsion system are reviewed and discussed. Secondly, aiming at problems such as resonant frequency and filter characteristics variations, resonance point migration, and unstable filtering performances in conventional passive filters, a method for fully tuning of a passive dynamic tunable filter (PDTF) is proposed to realize harmonic suppression. Thirdly, to address the problems of the uncontrollable inductance L of traditional air gap iron core reactors and the harmonics of power electronic impedance converters (PEICs), this paper proposes an electromagnetic coupling reactor with impedance transformation and harmonic suppression characteristics (ECRITHS), with the internal filter (IF) designed to suppress the harmonics generated by PEICs. The ECRITHS is characterized by both harmonic suppression and impedance change. Fourthly, the ECRITHS is investigated. This investigation includes the harmonic suppression characteristics and impedance transformation characteristics of the ECRITHS at the fundamental frequency, which shows the good performance of the ECRITHS. Simulation and experimental evaluations of the PDTF are carried out. Multiple PDTFs can be configured to realize multi-order simultaneous dynamic filtering, and can effectively eliminate the current harmonics of ship electric propulsion systems. This is done to reduce the total harmonic distortion (THD) of the supply currents to well below the 5% limit imposed by the IEEE-519 standard. The PDTF also can eliminate harmonic currents in different geographic places by using a low voltage distribution system. Finally, a detailed discussion is presented, with challenges and future implications discussed. The research results are intended to effectively eliminate the harmonics of ship electric power propulsion systems and to improve the power quality of ship power systems. This is of theoretical and practical significance for improving the power quality and power savings of ship power systems.

• Journal of Electrical Engineering and Technology
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• 제10권1호
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• pp.75-82
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• 2015

This paper presents a new technique for enhancing power quality by reducing harmonics in the neutral conductor. Three-Phase Four-Wire (3P4W) system is commonly used where single and three phase loads are connected to Point of Common Coupling (PCC). Due to unbalance loads, the 3P4W distribution system becomes unbalance and current flows in the neutral conductor. If loads are non-linear, then the harmonic content of current will flow in neutral conductor. The neutral current that may flow towards transformer neutral point is compensated by using a series active filter. In order to reduce the harmonic content, the series active filter is connected in series with the neutral conductor by which neutral and phase current harmonics are reduced significantly. In this paper, solar PV based inverter circuit is proposed for compensating neutral current harmonics. The simulation is carried out in MATLAB/SIMULINK and also an experimental setup is developed to verify the effectiveness of the proposed method.

• 조명전기설비학회논문지
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• 제16권1호
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• pp.92-99
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• 2002

배전변전소에서 과도현상은 주로 스위칭으로 인해 발생한다. 본 논문에서는 스위칭 서지 현상을 분석하고, 과도현상을 저감시키는 방법을 상용화된 EDSA의 EMTAP 프로그램을 이용하였다. 과도현상으로 인한 전압의 크기를 제한하는 방법으로 부하측의 역률개선용 캐패시터 뱅크를 노조파 필터로 변환시켰다. 캐패시터 뱅크에 직렬로 연결된 인덕턴스는 부하측에 적절한 수준의 전압으로 낮출 수가 있었다. 또한 EDSA의 고조파 분석 프로그램으로 시뮬레이션한 결과는 고조파 저감 효과도 검증할 수 있었다.