본 논문에서는 불평형 계통 전압환경에서 모듈형 멀티레벨 컨버터 기반의 고압 직류 송전시스템(MMC-HVDC, Modular Multilevel Converter - High Voltage Direct current)의 순환전류 제어를 위해 PI(Proportional Integral), PR(Proportional resonant), Deadbeat 제어를 적용하여 각 제어기 성능을 비교 검증 한다. 단상 지락 사고 (Single Line to Ground fault) 조건에서 순환 전류 제어 알고리즘을 검토하고, 발생되는 순환전류의 크기와 고조파 양상을 PSIM을 이용하여 시뮬레이션 검증을 하였다.
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.
This paper proposes a controller design of a distributed source inverter in stand-alone mode or grid-connected mode to compensate the current or voltage harmonics caused by local nonlinear load. The PR-based multi loop controller has been used to improve the dynamic performance of the system and to compensate the output voltage or grid current harmonics. The multi-loop controller consists of an outer current controller and an inner voltage controller for the output voltage control in stand-alone mode. In grid-connected mode, an outer current controller is added to the output voltage controller for the grid current control. The design performance of each controller is described through the Root locus and Bode plot of the transfer functions. The validity of the proposed control algorithm and design parameters has been verified through the PSiM simulation and experimental results.
본 논문에서는 composite 관측기를 이용하여 전원전압 왜곡시 단상 PWM 컨버터의 고성능 전류제어를 제안한다. composite 관측기를 적용함으로써 전원 전압 및 전류의 기본파와 고조파 성분을 시간지연 없이 추출할 수 있다. 추출된 기본파 성분은 전원단의 페이저 각을 찾는 PLL시스템에 이용된다. 멀티 비례-공진 제어기로 단상 입력전류를 정현파로 제어하고 고조파 성분을 제거한다. 시뮬레이션과 실험 결과로 제안된 방법의 타당성을 검증한다.
This paper proposed the voltage control of stand-alone inverter for power quality improvement under unbalanced and non-linear load. The 3-phase DC-AC inverter controls CVCF(Constant Voltage Constant Frequency) and selective harmonic eliminate method in stand-alone mode by PR controller, and the stand-lone inverter supplies stable sinusoidal voltage to balanced, unbalanced and non-linear loads. The total harmonic distortion(THD) of line-to-line load voltage($V_{LL}$) is 1.2% in the balanced load. THD of $V_{LL}$ is reduced from 5.2% to 1.4% and 6.7% to 3.5%, respectively unbalanced and non-linear load. The stand-alone inverter can be supplies sinusoidal balanced voltage to unbalanced load because the voltage unbalanced factor(VUF) of $V_{LL}$ is reduced from 5.2% to 1.4% in the unbalanced load. Feasibility of control method for a stand-alone inverter will be verified through 30kW stand-alone inverter system.
Grid-connected inverters (GCIs) with an LCL output filter have the ability of attenuating high-frequency (HF) switching ripples. However, by using only grid-current control, the system is prone to resonances if it is not properly damped, and the current distortion is amplified significantly under highly distorted grid conditions. This paper proposes a synchronous reference frame equivalent proportional-integral (SRF-EPI) controller in the αβ stationary frame using the parallel virtual resistance-based active damping (PVR-AD) strategy for grid-interfaced distributed generation (DG) systems to suppress LCL resonance. Although both a proportional-resonant (PR) controller in the αβ stationary frame and a PI controller in the dq synchronous frame achieve zero steady-state error, the amplitude- and phase-frequency characteristics differ greatly from each other except for the reference tracking at the fundamental frequency. Therefore, an accurate SRF-EPI controller in the αβ stationary frame is established to achieve precise tracking accuracy. Moreover, the robustness, the harmonic rejection capability, and the influence of the control delay are investigated by the Nyquist stability criterion when the PVR-based AD method is adopted. Furthermore, grid voltage feed-forward and multiple PR controllers are integrated into the current loop to mitigate the current distortion introduced by the grid background distortion. In addition, the parameters design guidelines are presented to show the effectiveness of the proposed strategy. Finally, simulation and experimental results are provided to validate the feasibility of the proposed control approach.
본 논문에서는 PWM 인버터에 적합한 새로운 데드타임 보상방법을 제안한다. 최근 PWM 인버터는 교류전동기, 분산전원용 계통연계 시스템, 정지형보상기 등의 다양한 산업에 사용되고 있다. 그러나 사용되는 전력용 소자의 비선형적인 특성과 데드타임에 의해 전력의 품질이 저하되고 전류에 고조파가 발생하게 된다. 데드타임에 의한 고조파는 정지좌표계상에서는 제 5, 7 고조파가, 동기좌표계상에서는 제 6 고조파가 가장 현저하다. 본 논문에서는 동기좌표계상에서 공진제어기를 사용하여 제 6 고조파를 보상하는 방법을 제안한다. 제안된 방법은 시스템의 안정도를 유지하면서도 데드타임에 의한 전류의 고조파를 억제하여 전력품질을 향상시킬 수 있고, 제 6 고조파를 검출하기 위한 별도의 연산이나 외부적인 하드웨어, 추가적인 실험이 필요하지 않다는 장점이 있다.
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.
Kim, Dong-Youn;Im, Won-Sang;Hwang, Seon-Hwan;Kim, Jang-Mok
Journal of Power Electronics
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제15권6호
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pp.1593-1600
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2015
This paper proposes a novel compensation algorithm of current offset error for single-phase linear compressor in home appliances. In a half-bridge inverter, current offset error may cause unbalanced DC-link voltage when the DC-link is comprised of two serially connected capacitors. To compensate the current measurement error, the synchronous reference frame transformation is used for detecting the measurement error. When an offset error occurs in the output current of the half-bridge inverter, the d-axis current has a ripple with frequency equal to the fundamental frequency. With the use of a proportional-resonant controller, the ripple component can be removed, and offset error can be compensated. The proposed compensation method can easily be implemented without much computation and additional hardware circuit. The validity of the proposed algorithm is verified through experimental results.
본 논문은 LCL필터를 이용한 분산전원용 계통연계형 PCS의 전류제어기를 비교 분석하였다. 주요 비교대상은 PI(Proporional-intergral)제어기, PR(Proportional-Resonant), 제어기, DeadBeat (DB)제어기 등의 선형 제어기 이며, 각 제어기의 과도상태 응답특성과 정상상태 응답특성을 시뮬레이션으로 비교하였다. 또한 DSP의 특성에 의한 1 주기 지연, 리액턴스와 저항 변화 등에 강인한 DB제어기 관하여 논의 하겠다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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