본 논문에서는 비 선형 단상부하에 의해 발생하는 전류 고조파를 보상하기 위한 단상능동전력필터의 새로운 제어방법을 제안한다. 부하전류에 시간지연을 주어 임의의 두 번째 상을 생성한 후 단상시스템을 두 상을 갖는 시스템으로 만들어 복소계산을 가능하게 한다. 기존의 방법은 부하전류를 1/4 T(T는 기본파의 주기) 만큼 지연시켜서 가상의 상을 만들었지만, 본 논문에서 제안하는 방법은 저역통과필터가 상 지연의 특성을 가지는 것을 이용하여 필터를 통과한 지연된 위상을 가진 새로운 신호를 두 번째 상으로 이용하였다. 두 개의 위상이 다른 상이 존재하므로 고조파 전류의 순시계산이 가능하게 된다. 기존의 고정좌표계를 이용하여 순시무효전력이론을 적용하지 않고, 본문에서는 전원주파수에 동기하는 회전좌표계를 사용하여 순시계산을 하였고, 보상전류 지령치를 구하였다. 전류원으로 사용되는 RL부하에 대하여 시뮬레이션과 실험을 수행하였고, 제안된 제어법의 유효성을 입증하였다.
This paper presents the control algorithm of single-phase hybrid active power filter for the compensation of harmonic current components in nonlinear R-L load with passive active Power filters. To construct two phase system, an imaginary second phase was made. In this proposed method, the new signal which is the delayed through the filtering by the phase-delay property of low-pass filter is used as the secondary phase. Because two-phases have the different phase, the instantaneous calculation of harmonic current is possible. In this paper, a reference voltage is created by multiplying the coefficient k by the compensation current using the rotating reference frame synchronized with the source-frequency, not applying to instantaneous reactive power theory which has been used with the existing fixed reference frames In order to verify the validities of the proposed control methods, experiments are carried out with the prototypes of single-phase hybrid active power filter.
This paper proposes a new control strategy of bidirectional uninterruptible power supply(UPS) with the performance of active power filter which compensate the harmonics and reactive power. To improve the transient response for the effective compensation in active power filter mode, it is considered that a simple and precise calculation method of the compensation reference current for the harmonics and reactive power compensation. So a novel closed-loop control strategy is used to calculate the reference current. And the current regulated instantaneous voltage control scheme is used in back-up power mode. The system model and control algorithm are described and analyzed, and the system Performance is verified by the simulation and experimental results.
By using nonlinear loads in power line, reactive power and harmonics are occured. In this thesis, on the basis of the instantaneous reactive power theory, the calculation method of compensation current commands and the current control characteristics of active power filter using voltage source PWM converter are presented. The calculation of compensation current is performed by DSP within 50 usec. And the Pl control of current is performed by analog devices. The compensations of harmonic current in rectifier loads and unbalance currents are proved by experiments.
The major causes of power quality deterioration are harmonic current through semiconductor switching device, due to use of nonlinear loads such as diodes rectifier or thyristor rectifiers. In response to this concerns, this paper presents a new control method of single-phase active power filter(APF) for the compensation of harmonic current components in nonlinear loads. In order to make the complex calculation to be possible, the single-phase system that has two phases was made by constructing a imaginary second-phase giving time delay to load currents. In the conventional method, a imaginary-phase lagged to the load current T/4(here T is the fundamental cycle) was made. But in this proposed method, the new signal, which has the delayed phase through the filter, using the phase-delay property of low-pass filter, was used as the second phase. As this control method is applied to the system of single phase, an instantaneous calculation was done rather by using the rotating reference frames that synchronizes with source-frequency than by applying instantaneous reactive power theory that uses the conventional fixed reference frames.
Dynamic behavior of the harmonic detection part of an active power filter (APF) has an essential role in filter compensation performances during transient conditions. Instantaneous power (p-q) theory is extensively used to design harmonic detectors for active filters. Large overshoot of p-q theory method deteriorates filter response at a large and rapid load change. In this study the harmonic estimation of an APF during transient conditions for balanced three-phase nonlinear loads is conducted. A novel fuzzy instantaneous power (FIP) theory is proposed to improve conventional p-q theory dynamic performances during transient conditions to adapt automatically to any random and rapid nonlinear load change. Adding fuzzy rules in p-q theory improves the decomposition of the alternating current components of active and reactive power signals and develops correct reference during rapid and random current variation. Modifying p-q theory internal high-pass filter performance using fuzzy rules without any drawback is a prospect. In the simulated system using MATLAB/SIMULINK, the shunt active filter is connected to a rapidly time-varying nonlinear load. The harmonic detection parts of the shunt active filter are developed for FIP theory-based and p-q theory-based algorithms. The harmonic detector hardware is also developed using the TMS320F28335 digital signal processor and connected to a laboratory nonlinear load. The software is developed for FIP theory-based and p-q theory-based algorithms. The simulation and experimental tests results verify the ability of the new technique in harmonic detection of rapid changing nonlinear loads.
The d-q harmonic detecting algorithms are dominant methods to generate current references for active power filters (APF). They are often implemented in the synchronous frame and time domain. This paper researches the frequency characteristics of d-q synchronous transformations, which are closely related to the analysis and design issues of control system. Intuitively, the synchronous transformation is explained with amplitude modulation (AM) in this paper. Then, the synchronous filter is proven to be a time-invariant and linear system, and its transfer function matrix is derived in the stationary frames. These frequency-domain models imply that the synchronous transformation has an equivalent effect of frequency transformation. It is because of this feature, the d-q method achieves band-pass characteristics with the low pass filters in the synchronous frame at run time. To simplify these analytical models, an instantaneous positive-negative sequence frame is proposed as expansion of traditional symmetrical components theory. Furthermore, the synchronous filter is compared with the traditional bind-pass filters based on these frequency-domain analytical models. The d-q harmonic detection methods are also improved to eliminate the inherent coupling effect of synchronous transformation. Typical examples are given to verify previous analysis and comparison. Simulation and experimental results are also provided for verification.
본 연구는 상전류가 상전압과 동위상에 가까운 정현파가 되도록 제어함으로써 배전선로의 고조파성분과 무효전력을 감소시킬 수 있는 3상 PWM AC/DC승압형 콘버터를 해석하고 안정된 제어방법을 제안하였다. 제어기의 실현에 있어서는 전류센서가 없는 순시전압 제어방식의 비교적 간단한 제어알고리즘을 도출하였고 순시전압 제어는 PWM방식을 아용하였다. 또한 스위칭손실을 줄이기 위하여 스위칭 주파수는 비교적 낮은 범위인 3[kHz]정도로 하였다. 부하가 능동부하일 경우 전원쪽으로 잉여전력의 회수가 가능한 4상한 동작 콘버터를 구성하였으며, 본 제어방식의 타당성을 시뮬레이션 및 실험을 통하여 확인 하였다.
The fictitious power theory in time domain is very easy to understand, but power analyzing time of active power is increased, because power is analyzed using signal techniques based on the correlation between voltage and current waveforms. Also, conventional methods in time/frequency domain to evaluate the compensation performance of active power filters are not provided easy solutions. So, the authors have previously proposed 3-D current coordinates which is composed into active component, fundamental reactive component and distorted component of nonlinear loads current. This method has excellent performance, but can not evaluate the characteristics of nonlinear load current whether inductive or capacitive. Therefore, To overcome problems mentioned previously, this paper deals with the simple instantaneous power theory and the modified 3-D current coordinates for evaluating the compensation performance of active power filters. To confirm the validity, active power filters simulator is developed using C-language. From the simulation, results are discussed their utility.
A new UPQC(unified power quality conditioner), which consists of series inverter, shunt inverter, dc/dc converter, and energy storage, is proposed. The proposing UPQC can compensate reactive power, harmonics, voltage sag and swell, voltage unbalance, and voltage interruption. The control strategy for the proposing UPWQC was derived using the instantaneous power method. The performance of proposing system was analyzed by means of the EMTDC/PSCAD simulation and the experimental work with the hardware prototype. The proposing UPQC has the ultimate capability of improving power quality at the point of installation on power distribution systems or industrial power systems and can be utilized for the custom power device in the future distribution system.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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