Flicker, also known as voltage fluctuation, is a newest problem of power quality issues, because it is caused by nonlinear loads such as electrical arc furnace and large-scale induction motor, which are country-widely used as the heavy industries of a country develop. An international standard, International Electrotechnical Commission (IEC) 61000-4-15, was published in 1997 and revised in 2003. With increasing concerns about flicker, its mitigation methods have been also studied. General countermeasures for flicker are divided into three categories: a) enhancing the capacity of supplying system, b) Series elements including series reactor and series capacitor and c) power electronic devices including static VAR compensator (SVC) and static synchronous compensator (STATCOM). This paper introduces how to mitigate the voltage flicker at the point of common coupling (PCC) and presents how to simulate and compare the flicker alleviating effects by each mitigation method, using IEC flickermeter based on the Matlab/Simulink program.
전기철도차량은 매 순간마다 이동하는 대용량 단상부하로, 전력계통 측면에서 부하의 특성이나, 계통구성의 형태 및 제반현상이 일반 3상 전력계통과 상이한 특성을 지닌다. 이와 같이 3상 전력계통으로 부터 단상 교류로 변환하여 전기차를 운행하는 경우에는 3상 전원측 PCC(Point of Common Coupling)에 불평형을 일으켜, 역상전류를 발생시킨다. 현재는 이를 최소화하기 위해서 종래부터 사용 되어온 스코트 결선 변압기를 사용하고 있다. 하지만 특성상 두 개의 단상 시스템에 걸리는 부하량 및 역율이 동일하지 않을 경우 여전히 3상 전압불평형이 발생된다. 이에 대한 근본적인 대책으로는 급전시스템 재구성 또는 전력 설비 증설 및 보상장치의 적용을 들 수 있으나, 최근에는 전력전자 기술의 발달로 IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor) 소자를 이용한 BTB(Back To Back) 방식의 컨버터를 활용한 사례가 연구되고 있다. 본 논문에서는 전력계통과 전기철도의 연계 목적으로 3상-단상 BTB 모듈형 멀티레벨 컨버터 (Modular Multi-level Conveter, MMC)를 이용한 전기철도 급전 시스템의 기본구조를 제안하고, Mathworks사의 MATLAB Simulink tool를 이용하여 시뮬레이션을 통해 MMC시스템을 검토하고자 한다.
This paper proposes a control algorithm for permanent magnet synchronous generators with a back-to-back three-level neutral-point clamped voltage source converter in a medium-voltage off-shore wind power system under unbalanced grid conditions. Specifically, the proposed control algorithm compensates for unbalanced grid voltage at the PCC (Point of Common Coupling) in a collector bus of an off-shore wind power system. This control algorithm has been formulated based on symmetrical components in positive and negative synchronous rotating reference frames under generalized unbalanced operating conditions. Instantaneous active and reactive power is described in terms of symmetrical components of measured grid input voltages and currents. Negative sequential component of AC input current is injected into the PCC in the proposed control strategy. The amplitude of negative sequential component is calculated to minimize the negative sequential component of grid voltage under the limitation of current capability in a voltage source converter. The proposed control algorithm enables the provision of balanced voltage at the PCC resulting in the high quality generated power from off-shore wind power systems under unbalanced network conditions.
Munir, Hafiz Mudassir;Zou, Jianxiao;Xie, Chuan;Li, Kay;Younas, Talha;Guerrero, Josep M.
Journal of Power Electronics
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제19권1호
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pp.265-277
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2019
The application of shunt active power filters (S-APFs) is considered to be the most popular approach for harmonic compensation due to its high simplicity, ease of installation and efficient control. Its functionality mainly depends upon the rapidness and precision of its internally built control algorithms. A S-APF is generally operated in the current controlled mode (CCM) with the detection of harmonic load current. Its operation may not be appropriate for the distributed power generation system (DPGS) due to the wide dispersion of nonlinear loads. Despite the fact that the voltage detection based resistive-APF (R-APF) appears to be more appropriate for use in the DPGS, the R-APF experiences poor performance in terms of mitigating harmonics and parameter tuning. Therefore, this paper introduces a direct harmonic voltage detection based control approach for the S-APF that does not need a remote harmonic load current since it only requires a local point of common coupling (PCC) voltage for the detection of harmonics. The complete design procedure of the proposed control approach is presented. In addition, experimental results are given in detail to validate the performance and superiority of the proposed method over the conventional R-APF control. Thus, the outcomes of this study approve the predominance of the discussed strategy.
Modeling of the three phase electric arc furnace and its voltage flicker mitigation are the purposes of this paper. For modeling of the electric arc furnace, at first, the arc is modeled by using current-voltage characteristic of a real arc. Then, the arc random characteristic has been taken into account by modulating the ac voltage via a band limited white noise. The electric arc furnace compensation with static VAr compensator, Thyristor Controlled Reactor combined with a Fixed Capacitor bank (TCR/FC), is discussed for closed loop control of the compensator. Instantaneous flicker sensation curves, before and after accomplishing compensation, are measured based on IEC standard. A new method for controlling TCR/FC compensator is proposed. This method is based on applying a predictive approach with closed loop control of the TCR/FC. In this method, by using the previous samples of the load reactive power, the future values of the load reactive power are predicted in order to consider the time delay in the compensator control. Also, in closed loop control, two different approaches are considered. The former is based on voltage regulation at the point of common coupling (PCC) and the later is based on enhancement of power factor at PCC. Finally, in order to show the effectiveness of the proposed methodology, the simulation results are provided.
International Journal of Advanced Culture Technology
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제3권1호
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pp.120-128
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2015
In this paper, Residential roof top photovoltaic system with 9.9 kW design is proposed. The system composed of 200 Watts solar array 33 panels connecting in series 10 strings and parallels 3 strings which have maximum voltage and current are 350 V and 23.8 A. The 10 kW sinusoidal grid-connected inverter with window voltage about 270-350 is selected to convert and transfer DC Power to AC Power at PCC (Point of Common Coupling) of power system following to utility standard. However the impact of fluctuation and uncertainty of weather condition of PV may decrease the voltage stability and voltage collapse of power system. In order to solve this problem the energy storage such 120 V 1200 Ah battery bank and 30 kVAR capacitor are designed for voltage stability control. The other expensed for installing the system such battery charger, cable, accessories and maintenance cost are concerned. The economic analysis by using investment from money loan with interest about 7% and use own money which loss income of deposit about 3% are calculated as 671,844 and 547,044 for PV system with energy storage and non energy storage respectively. The solar energy from PV is about 101,616 Bath per year which evaluated by using the value of $5kWh/m^2/day$ from average peak sun hour (PSH) of the Thailand and 6.96 Bath/kWh of Feed in Tariff Incentive. The payback periods of four scenarios are proposed follow as i) PV system with energy storage and use loan money is 15 years ii) PV system with no energy storage and use loan money is 10 years iii) PV system with energy storage and use deposit money is 9 years iv) PV system with energy storage and use deposit money is 7 years. In addition, the other scenarios of economic analysis such no FIT support and other type of economic analysis such NPV and IRR are proposed in this paper.
Reduction of ship's rolling is the most important performance requirement for improving the safety of the crew on board and preventing damage to cargo as well as improving the comfort of the ride. It is a common experience for mariners, to see that steering with a rudder generally induces rolling of the ship, though the original aim of the rudder is to keep the ship's heading to the required course. At the first stage, when a rudder is steered, usually a ship heels in an inward direction, due to the roll moment acting on the rudder. At the next stage in steering, the main heel may change to an outward. This coupling between rudder and roll motion has become an attractive problem from the point of view of roll stabilization using the rudder, because it is a natural in sight that if the rudder action is skillfully related to the change of roll as well as to the course deviation, the roll can be reduced to a certain degree. The main aim of this paper is to discuss the results of the actual full-scale sea trials carried out on steer gear No.1 and No.1 2, the individual quartermaster and to make clear their statistical properties, using the actual data which included measurement of roll angle, roll rate and the comparative tests were carried out immediately after each other, in order to minimize any statistical variation in sea conditions. It can be concluded that the steer gear No. 1 2 reduced the roll motion on average by about 21% in comparison with the No.1 and confirmed the some difference as per a ability of quarter-master's maneuver.
Kim, Jinho;Lee, Jinsik;Suh, Yongsug;Lee, Byongjun;Kang, Yong Cheol
Journal of Electrical Engineering and Technology
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제9권3호
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pp.827-834
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2014
In order to meet the low voltage ride-through requirement in a grid code, a wind power plant (WPP) has to stay connected to a grid, supporting the voltage recovery for a grid fault. To do this, a plant-level controller as well as a wind generator (WG) controller is essential. The dynamic response of a WPP should be analyzed in order to design a plant-level controller. The dynamic response of a WPP for a grid fault is the collective response of all WGs, which depends on the wind speed approaching the WG. Thus, the dynamic response of a WPP should be analyzed by taking the wake effect into consideration, because different wind speeds at WGs will result in different responses of the WPP. This paper analyzes the response of a doubly fed induction generator (DFIG)-based offshore WPP with a grid fault taking into account the wake effect. To obtain the approaching wind speed of a WG in a WPP, we considered the cumulative impact of multiple shadowing and the effect of the wind direction. The voltage, reactive power, and active power at the point of common coupling of a 100 MW DFIG-based offshore WPP were analyzed during and after a grid fault under various wind and fault conditions using an EMTP-RV simulator. The results clearly demonstrate that not considering the wake effect leads to significantly different results, particularly for the reactive power and active power, which could potentially lead to incorrect conclusions and / or control schemes for a WPP.
In a power grid that has a high wind power penetration, the fast voltage support of a wind power plant (WPP) during the grid fault is required to stabilize the grid voltage. This paper proposes a voltage control scheme of a doubly-fed induction generator (DFIG)-based WPP that can promptly support the voltage of the point of common coupling (PCC) of a WPP during the grid fault. In the proposed scheme, the WPP and DFIG controllers operate in a voltage control mode. The DFIG controller employs two control loops: a maximum voltage dip-dependent reactive current injection loop and a reactive power to voltage loop. The former injects the reactive power in proportion to the maximum voltage dip; the latter injects the reactive power in proportion to the available reactive power capability of a DFIG. The former improves the performance of the conventional voltage control scheme, which uses the latter only, by increasing the reactive power as a function of the maximum voltage dip. The performance of the proposed scheme was investigated for a 100-MW WPP consisting of 20 units of a 5-MW DFIG under various grid fault scenarios using an EMTP-RV simulator. The simulation results indicate that the proposed scheme promptly supports the PCC voltage during the fault under various fault conditions by increasing the reactive current with the maximum voltage dip.
Kim, Jinho;Park, Geon;Seok, Jul-Ki;Lee, Byongjun;Kang, Yong Cheol
Journal of Electrical Engineering and Technology
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제10권2호
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pp.504-510
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2015
Because wind generators (WGs) in a wind power plant (WPP) produce different active powers due to wake effects, the reactive power capability of each WG is different. This paper proposes a hierarchical voltage control scheme for a WPP that uses a WPP controller and WG controller. In the proposed scheme, the WPP controller determines a voltage error signal by using a PI controller and sends it to a doubly-fed induction generator (DFIG). Based on the reactive current-voltage ($I_Q-V$) characteristic of a DFIG, the DFIG injects an appropriate reactive power corresponding to the voltage error signal. To enhance the voltage recovery capability, the gains of the $I_Q-V$ characteristic of a DFIG are modified depending on its reactive current capability so that a DFIG with greater reactive current capability may inject more reactive power. The proposed scheme enables the WPP to recover the voltage at the point of common coupling (PCC) to the nominal value within a short time after a disturbance by using the adaptive $I_Q-V$ characteristics of a DFIG. The performance of the proposed scheme was investigated for a 100 MW WPP consisting of 20 units of 5 MW DFIGs for small and larger disturbances. The results show the proposed scheme successfully recovers the PCC voltage within a short time after a disturbance.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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