• Proceedings of the KIPE Conference
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• 2008.06a
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• pp.247-249
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• 2008

There are many types of grid-connected inverter controllers; Synchronous Reference Frame (SRF)-based controller is the most popular methods. SRF-based controller is capable for reducing both of zero-steady state error and phase delay. However, SRF-based controller has a complex algorithm to apply in real application such as digital processor. Resonant controller is also reduced zero-steady state error, but its transfer function has a high order. In this paper, a simple proportional control is applied for grid connected inverter with LCL filter. LCL filter is a third order system. Applying a simple proportional controller is not increased the order of closed loop transfer function. By this technique, the single phase model is easily obtained. To reduce steady state error, proportional gain is set as high as possible, but it may produce instability. To compromise between a minimum steady state error and stability, the single phase model is evaluate through Root Locus and Bode diagram. PSIM simulation is used to verify the analysis.

• Journal of Power Electronics
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• v.13 no.5
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• pp.896-908
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• 2013

Under high grid impedance conditions, it is difficult to guarantee the stability of grid-connected inverters with an LCL filter designed based on ideal grid conditions. In this paper, the theoretical basis for output impedance calculation is introduced. Based on the small-signal model, the d-d channel closed-loop output impedance models adopting the converter-side current control method and the grid-side current control method are derived, respectively. Specifically, this paper shows how to simplify the stability analysis which is usually complemented based on the generalized Nyquist stability criterion (GNC). The stability of each current-controlled grid-connected system is analyzed via the proposed simplified method. Moreover, the influence of the LCL parameters on the stability margin of grid-connected inverter controlled with converter-side current is studied. It is shown that the stability of grid-connected systems is fully determined by the d-d channel output admittance of the grid-connected inverter and the inductive component of the grid impedance. Experimental results validate the proposed theoretical stability analysis.

• Journal of Power Electronics
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• v.17 no.4
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• pp.1058-1070
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• 2017

This paper proposes a novel active damping scheme to suppress LCL-filter resonance with only grid-current feedback control in grid-connected voltage-source converters. The idea comes from the concept of the model reference adaptive control (MRAC). A detailed theoretical derivation is given, and the effectiveness of this method is explained based on its physical nature. According to the control structure of this method, the active damping compensator, which is essentially a second order resonant integrator (SORI) filter, provides an effective solution to damp LCL resonance and to eliminate the need for additional sensors. Compared with extra feedback methods, the cost and complexity are reduced. A straightforward tuning procedure for the active damping method has been presented. A stability analysis is illustrated in the discrete domain while considering a one-step delay. Finally, experimental results are presented to validate the analysis and to demonstrate the good performance of the proposed method.

• Journal of Power Electronics
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• v.17 no.6
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• pp.1672-1682
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• 2017

For grid-connected LCL-filtered inverters, the inverter-side current can be used as the control object with one current sensor for both LCL resonance damping and over-current protection, while the grid-voltage feedforward or harmonic resonant compensator is used for suppressing low-order grid current harmonics. However, it was found that the grid current harmonics were high and often beyond the standard limitations with this control. The limitations of the inverter-side current control in suppressing low-order grid current harmonics are analyzed through inverter output impedance modeling. No matter which compensator is used, the maximum magnitudes of the inverter output impedance at lower frequencies are closely related to the LCL parameters and are decreased by increasing the control delay. Then, to improve the grid current quality without complicating the control or design, this study proposes designing the filter capacitance considering the current harmonic constraint and using a PWM mode with a short control delay. Test results have confirmed the limitation and verified the performance of the improved approaches.

• Journal of Power Electronics
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• v.19 no.4
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• pp.1034-1044
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• 2019

In medium-voltage and high-voltage high-power converters, the switching devices need to operate at a low switching frequency to reduce power loss and increase the power capacity. This increases the delay of the signal sampling and PWM. It also makes the cross-couplings of the d-q current components more severe. In addition, the LCL filter has three cross-coupling loops and is prone to resonance. In order to solve these problems, this paper establishes a complex vector model of an LCL type grid-connected converter. Based on this model, two multiple decoupling current control strategies with passive damping / notch damping are proposed for the LCL type grid-connected converter. The proposed strategies can effectively eliminate the cross-couplings of the converter, achieve independent control of the d-q current components, expand the stable region and suppress the resonance of the LCL filter. Simulation and experimental results verify the correctness of the theoretical analysis and the feasibility of the proposed strategies.

• Proceedings of the KIPE Conference
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• 2011.11a
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• pp.65-66
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• 2011

독립부하가 존재하는 계통연계 인버터에서 LCL필터 설계시 계통으로 주입하는 전류뿐만 아니라 독립부하 전압품질도 고려되어야 한다. 또한, LCL필터의 가격과 부피측면을 고려하여 고조파 감쇠율은 기준을 만족하면서 인덕턴스와 캐패시턴스는 가능한 작게 설계하는 것이 중요하다. 본 논문에서는 계통전류의 고조파 기준은 만족하고, LCL필터 모델로부터 구해지는 전달함수를 이용하여 계통연계시와 독립운전시 모두 독립부하의 전압품질이 만족하도록 필터설계를 한다. 또한, 독립부하 전압리플, 인덕터 부피, 무효전류량, 시스템 대역폭에 가중치를 적용한 LCL필터 최적설계 방법을 제안한다.

• Proceedings of the KIPE Conference
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• 2013.07a
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• pp.380-381
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• 2013

중요부하가 존재하는 계통연계 단상 인버터에서 LCL필터 설계시 계통으로 주입하는 전류뿐만 아니라 중요부하 전압품질도 고려되어야 한다. 또한, LCL필터의 가격과 부피측면을 고려하여 고조파 감쇠율 기준을 만족하면서 인덕턴스와 캐패시턴스는 가능한 작게 설계하는 것이 중요하다. 본 논문에서는 계통 전류의 고조파 기준을 만족하고, LCL필터 모델로부터 구해지는 전달함수를 이용하여 계통연계시와 독립운전시 모두 중요부하의 전압품질이 만족하도록 단상 인버터의 필터설계를 한다. 또한, 중요부하 전압리플, 인덕터 부피, 무효전류량, 시스템 대역폭에 가중치를 적용한 LCL필터 최적설계 방법을 제안한다.

• Proceedings of the KIPE Conference
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• 2012.07a
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• pp.69-70
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• 2012

본 논문은 LCL 필터의 능동댐핑을 적용한 3상 4선식 PWM 정류기 제어 방법을 제안한다. 3상 4선식 PWM 정류기의 입력단에 위치한 LCL 필터는 단일 L 필터에 비해 필터 사이즈, 무게 감소와 입력 전류의 고조파 성분 감쇠 등에 장점을 가지고 있다. 그러나 LCL 필터의 공진 주파수의 영향으로 PWM 정류기 제어 안정성 문제를 가지고 있다. 이러한 문제를 해결하기 위해서는 LCL 필터에 능동댐핑을 적용하여 PWM 정류기 제어 안정성을 향상 시킨다. 시뮬레이션 결과를 통해 본 논문이 제안한 제어 방법의 실효성을 검증한다.

• Proceedings of the KIPE Conference
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• 2015.11a
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• pp.75-76
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• 2015

계통연계형 인버터는 출력 전류의 고조파 저감을 위해 L 또는 LCL 필터를 사용된다. L필터에 비해 LCL 필터가 동일 인덕턴스로 높은 고조파 저감 효과를 가지기 때문에 일반적으로 LCL 필터를 이용하지만, 시스템에 공진이 발생하기 때문에, 이를 해결하기 위해 다양한 댐핑 기법과 함께 사용되어왔다. 특히, 능동 댐핑 기법은 추가적인 수동소자가 필요 없기 때문에, 수동 댐핑 기법에 비해 손실이 적다는 장점이 있으나, 추가적인 센싱회로가 필요하다는 단점이 있다. 따라서 본 논문에서는 추가적인 센서가 필요없는 3상 계통연계 인버터용 LCL 필터의 능동 댐핑 기법을 제안한다. 일반적인 계통연계 인버터에서 센싱받는 계통전압과 계통전류를 이용하여 캐패시터 전류를 계산하고, 이를 전류제어 루프에 보상함으로써 가상 저항 능동 댐핑 기법을 구현하고, 시뮬레이션을 통해 검증한다.

• Proceedings of the KIPE Conference
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• 2020.08a
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• pp.461-462
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• 2020

본 논문은 LCL 필터를 사용하는 계통연계형 인버터의 병렬운전 조건에서 LCL 필터와 계통 임피던스 간의 상호간섭에 따른 공진특성을 분석하였으며, 시뮬레이션 및 실험을 통해 검증하였다. 인버터 병렬운전은 2대 조건을 고려하였으며, LCL 필터를 포함한 시스템 파라미터는 동일 조건으로 설정하였다. PCC 지점에 인버터 병렬운전 조건 시, 계통 임피던스 존재로 인해 각 인버터의 LCL 필터 간 상호간섭 영향이 발생하며 필터 공진주파수의 이동은 인버터 병렬연결 수와 계통 임피던스 크기와의 연관성을 분석하였다. PSIM을 통해 시뮬레이션하고, MATLAB/SIMULINK 2018a를 통해 검증한다. 실시간 디지털 시뮬레이터와 DSP 28377 제어보드 연동을 통해 2대 인버터 병렬운전 조건에서의 상호간섭 특성을 실험하였으며, 분석결과와 동일한 실험결과를 도출함으로써 해석의 타당성을 검증하였다.