• Journal of the Korean Institute of Illuminating and Electrical Installation Engineers
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• v.29 no.10
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• pp.73-82
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• 2015

This paper proposes an ripple reduction algorithm and analyzes the effects of offset and scale errors generated by voltage sensor while measuring grid voltage in grid-tied single-phase inverters. Generally, the grid-connected inverter needs to detect the phase angle information by measuring grid voltage for synchronization, so that the single-phase inverter can be accurately driven based on estimated phase angle information. However, offset and scale errors are inevitably generated owing to the non-linear characteristics of voltage sensor and these errors affect that the phase angle includes 1st harmonic component under using SRF-PLL(Synchronous Reference Frame - Phase Locked Loop) system for detecting grid phase angle. Also, the performance of the overall system is degraded from the distorted phase angle including the specific harmonic component. As a result, in this paper, offset and scale error due to the voltage sensor in single-phase grid connected inverter under SRF-PLL is analyzed in detail and proportional resonant controller is used to reduce the ripples caused by the offset error. Especially, the integrator output of PI(Proportional Integral) controller in SRF-PLL is selected as an input signal of the proportional resonant controller. Simulation and experiment are performed to verify the effectiveness of the proposed algorithm.

• The Transactions of the Korean Institute of Power Electronics
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• v.20 no.3
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• pp.201-208
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• 2015

The effects of dead-time and offset error, which cause output current distortion in single-phase grid-connected inverters are investigated this paper. Offset error is typically generated by measuring phase current, including the voltage unbalance of analog devices and non-ideal characteristics in current measurement paths. Dead-time inevitably occurs during generation of the gate signal for controlling power semiconductor switches. Hence, the performance of the grid-connected inverter is significantly degraded because of the current ripples. The current and voltage, including ripple components on the synchronous reference frame and stationary reference frame, are analyzed in detail. An algorithm, which has the proportional resonant controller, is also proposed to reduce current ripple components in the synchronous PI current regulator. As a result, computational complexity of the proposed algorithm is greatly simplified, and the magnitude of the current ripples is significantly decreased. The simulation and experimental results are presented to verify the usefulness of the proposed current ripple reduction algorithm.

• Proceedings of the KIPE Conference
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• 2018.07a
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• pp.144-146
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• 2018

In order to meet the harmonics standards such as IEEE 519 and P1547 the output quality of a grid connected inverter should satisfy a certain level of Total Harmonic Distortion (THD) value. However, the output quality of an inverter gets degraded due to the grid voltage harmonics, the dead time effects and the nonlinearity of the switches, which all contributes to a higher THD value of the output. In order to meet the required THD value for the inverter output under the distorted grid condition the use of harmonic controller is essential. In this paper a novel feedforward harmonic compensation method is proposed in order to effectively eliminate the low order harmonics in the inverter current to the grid. In the proposed method, unlike the conventional harmonic control methods, the hamonic components are directly compensated by the feedforward terms generated by the PR controller with the grid current in the stationary frame. The proposed method is simple in implementation but powerful in eliminating the harmonics from the output. The effectiveness of proposed method is verified through the PSIM simulation and the experiments with a 5kW single phase grid connected inverter.

• Proceedings of the KIPE Conference
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• 2016.07a
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• pp.495-496
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• 2016

단상 계통연계형 인버터에서 전류센서를 통한 계통측 상전류 측정시 옵셋 오차는 전류센서와 측정 경로상에 위치한 아날로그 소자의 전압 불균형 및 비선형성으로 인하여 발생하게 된다. 옵셋 오차가 존재하지 않는 실제 상전류와 달리, 옵셋 오차를 포함한 측정된 전류로 전류 제어를 수행하게 되면 계통측상전류에 직류, 전원 주파수의 기본파 및 2배 고조파 성분을 야기한다. 이러한 직류 및 맥동 성분은 계통연계형 인버터의 전력전달에 있어서 효율을 저하시키는 원인이 된다. 본 논문에서는 단상 계통연계형 인버터에서 비례공진 전류 제어기를 적용하는 경우, 전류 옵셋 오차의 영향을 분석하고, 이를 저감하기 위한 알고리즘을 제안한다. 제안된 알고리즘의 타당성은 시뮬레이션과 실험을 통해 증명한다.

• Proceedings of the KIPE Conference
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• 2011.07a
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• pp.83-84
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• 2011

This paper presents an analysis and a novel strategy for a doubly fed induction generator (DFIG) based wind energy conversion system under unbalanced grid voltage and non-linear load conditions. A proportional-resonant (PR) current controller is applied in both grid side converter (GSC) and rotor side converter (RSC). The RSC is controlled to mitigate the stator active power and the rotor current oscillations at double supply frequency under unbalanced grid voltage while the GSC is controlled to mitigate ripples in the dc-link voltage and compensate harmonic components of the network current. Simulation results using Psim simulation program are presented for a 2 MW DFIG to confirm the effectiveness of the proposed control strategy.

• Journal of Power Electronics
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• v.10 no.3
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• pp.270-276
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• 2010

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.

• Proceedings of the KIPE Conference
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• 2017.07a
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• pp.437-438
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• 2017

본 연구는 독립 운전 모드의 P+MR 기반의 전압제어기의 계통 동기화 방식을 조사한다. 계통 복전 후 계통과의 재연결을 위한 계통 동기화가 고정자 좌표계하에서 제어가 수행되는 경우, 독립운전하에서 정전압, 정주파수를 가지는 교류 지령 전압은 계통 전압으로 대체되는데 이 부분에서 고정자 좌표계 제어하의 현재 출력 전압과 계통 전압의 위상 차이에 기인하여 상당한 전압 오차가 발생할 여지가 있고 이러한 전압 오차 발생은 심각한 전압 과도 상태를 야기할 수 있게 된다. 추가적으로, 인버터의 출력 단에 연결된 부하가 비선형 부하라면 부하에서 생성되는 고조파에 기인하여 위에 언급된 전압 과도 상태가 더욱 심각해질 수 있다. 본 논문에서는 위에 언급된 문제를 해결하기 위한 대책으로 독립 운전 모드하에서의 전압 제어를 위해 사용되는 P+MR 제어 기반의 비선형 부하를 고려한 매끄러운 계통 동기화 방식이 제안되었다. 제안된 매끄러운 계통 동기화 방식은 실험 결과를 통해 검증된다.

• Proceedings of the KIPE Conference
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• 2012.07a
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• pp.67-68
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• 2012

본 논문에서는 계통연계형 단상 풍력발전 시스템에 발생하는 2차 고조파를 보상하는 기법을 제안한다. 단상 소형풍력 발전 시스템은 직류단에 필연적으로 2차 고조파 성분을 갖게 되며, 이는 출력전류의 왜곡을 야기한다. 제안하는 방법은 직류단 전압의 2차 고조파를 제거하는 기존의 기법과는 달리, 비례공진 제어기로 출력전류 지령의 2차 고조파를 제거하여 출력전류의 왜곡을 보상한다. 제안하는 기법은 복잡한 연산 없이 고조파를 보상할 수 있다. 시뮬레이션을 통해 제안된 알고리즘의 우수한 제어특성을 확인한다.

• Proceedings of the KIPE Conference
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• 2016.11a
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• pp.95-96
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• 2016

본 논문은 독립 운전 모드에서 전압 고조파 보상을 위한 비례 다중 공진 제어 기반의 전압 제어에 대해 다루고 있다. 독립 운전 모드에서 인버터는 계통과의 연계 없이 전체 지역적 부하의 수요를 담당해야 하기 때문에 전압원으로서 정의된다. 그런데 이때 부하가 불평형 또는 비선형 부하인 경우 역상차, 영상차 또는 특정 고조파 전류가 발생하며 이로 인해 출력 전압이 왜곡된다. 본 논문에서는 앞서 언급한대로 전압 고조파 보상을 위해 흔히 사용되는 비례적분 제어기 대신 고조파 보상 제어의 단순화를 위해 비례 공진 제어기를 사용하였다. 하지만 이와 같은 비례 공진 제어를 실용적인 텀으로서 추가될 경우 전압 매그니튜드 추종 에러가 발생하게 되므로 본 논문에서는 추가적으로 실용적인 비례 공진 제어기가 갖는 단점을 극복하고자 비례 적분 기반의 간단한 전압 회복 기법에 대해 제안하며 제안된 제어 방식은 PSiM 시뮬레이션과 실험을 통해 입증되었다.

• Proceedings of the KIPE Conference
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• 2019.07a
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• pp.394-395
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• 2019

본 논문은 단상 풀 브리지 인버터의 인덕터 전류를 이용한 능동 댐핑을 적용한 비례-공진 제어기의 이득값 선정 방법을 제안한다. 제어기를 포함한 전체 인버터 회로의 시스템을 수식적으로 모델링하여 비례이득과 적분이득 간의 상관관계를 정리한 후, 얻어낸 이득값이 유효한지 검증하기 위해 PSIM과 MATLAB을 통해 검증하였다.