• 전기전자학회논문지
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• 제27권3호
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• pp.319-326
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• 2023

본 논문에서는 단상 전압 소스 인버터 (VSIs)의 강인한 출력 전압 제어를 위한 디지털 제어기 구현과 총 고조파 왜곡(T.H.D.v) 분석을 포함한 시뮬레이션 및 실험 결과를 제시한다. 일반적으로 VSI는 내부 루프의 전류 제어기에 비례 적분(PI) 제어기를 사용하고 외부 루프의 전압 제어기에 비례 공진 (PR) 제어기가 사용된다. 그러나, 비선형 부하에서 여전히 3차, 5차 및 7차와 같은 고차 고조파 왜곡이 발생한다. 따라서 본 논문에서는 고조파 왜곡을 억제하기 위해 홀수 고조파 주파수에 대한 공진 제어기를 포함한 비례 다중 공진 (PMR) 제어기를 제안한다. VSI 플랜트용 컨트롤러의 주파수 응답을 분석하고 PMR 컨트롤러를 설계합니다. 시뮬레이션을 통해 PI와 PMR을 전압 제어기로 사용할 때 출력 전압의 총 고조파 왜곡 특성을 비교 검증합니다. 선형 및 비선형 하중 조건이 모두 고려되었습니다. 마지막으로 PMR 제어기를 3kW급 VSIs 프로토 타입에 적용하여 그 유효성을 입증하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제10권12호
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• pp.3587-3593
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• 2009

최근 태양광 시스템에서는 기존의 태양광 시스템을 계통과 전원으로 상호 접속하는 것에 대한 연구에 관심이 모아지고 있다. 단상, 삼상 시스템에 관계없이 태양광 시스템에서 태양광 인버터는 계통연계 동작에 중요한 역할을 하기 때문에 전체 시스템에서 핵심요소로 고려된다. 태양광 인버터를 제어하기 위해서는 부하 전류 조절이 핵심요소 중 하나이다. 일반적으로 태양광 인버터에서 이용되는 PI 제어기는 정상상태 오차와 왜란에 취약하다는 단점을 가지고 있기 때문에 실제 시스템에 완벽하게 적용하기에는 무리가 있다. 특히, 이는 고주파영역에서의 PI와 PR 제어기의 성능을 비교해보면 알 수 있다. 이 논문에서 제시된 PR 제어기는 무한 이득을 교류 기본파 성분에 넣을 수 있기 때문에 PR 제어기는 회전좌표계의 PI 제어기에서 사용되는 디커플링 기법과 복잡한 변환 없이 제로 정상상태오차에 도달할 수 있다. 그렇기 때문에 이 논문에서는 PI 제어기를 대체하는 이론적 분석을 통해 PR 제어기를 설계하였다. 논문에 제시되어 있는 이론을 바탕으로 한 PR 제어기를 고정 소수점 연산방식의 32비트 마이크로컨트롤러 DSP320F2812를 기반으로 한 3kW 프로토타입 태양광 인버터에 적용, 평가하였다. 또한 태양광 인버터의 제어 성능을 시뮬레이션과 실험결과를 통하여 보여주고 검증하였다.

• Journal of Power Electronics
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• 제13권3호
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• pp.469-478
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• 2013

This paper proposes a novel scheme for the current controller for the grid-side converter (GSC) of permanent-magnet synchronous generator (PMSG) wind turbines to eliminate the high-order harmonics in the grid currents under grid voltage disturbances. The voltage unbalance and harmonics in three-phase systems cause grid current distortions. In order to mitigate the input current distortions, multi-loop current controllers are applied, where the positive-sequence component is regulated by proportional-integral (PI) controllers, and the negative-sequence and high-order harmonic components are regulated by proportional-resonance (PR) controllers. For extracting the positive/negative-sequence and harmonic components of the grid voltages and currents without a phase delay or magnitude reduction, composite observers are applied, which give faster and more precise estimation results. In addition, an active damping method using PR controllers to damp the grid current component of the resonant frequency is employed to improve the operating stability of VSCs with inductor-capacitor-inductor (LCL) filters. The validity of the proposed method is verified by simulation and experimental results.

• Journal of Electrical Engineering and Technology
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• 제8권3호
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• pp.507-515
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• 2013

This paper proposes a compensation method for the $2^{nd}$-order harmonic of single-phase grid-connected wind power generation systems. Theoretically, a single-phase grid-connected inverter system has no choice but to cause the $2^{nd}$-order harmonic to DC-link voltage. The reference active current is affected by the DC-link voltage. The output current from the reference active current is distorted by the $1^{st}$ and $3^{rd}$-order harmonic. The proposed method can compensate, conveniently, the reference active current with the $2^{nd}$-order harmonic. To reduce the $2^{nd}$-order ripple in the reference active current, proposed method takes a PR controller as a feed-forward compensator. PR controllers can implement selective harmonic compensation without excessive computational requirements; the use of these controllers simplifies the method. Both the simulation and experimental results agree well with the theoretical analysis.

• Journal of Electrical Engineering and Technology
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• 제12권3호
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• pp.1137-1145
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• 2017

This paper proposes the dead time effect compensation algorithm using proportional resonant controller in pulse width modulation inverter of motor drive. To avoid a short circuit in the dc link, the dead time of the switch device is surely required. However, the dead time effect causes the phase current distortions, torque pulsations, and degradations of control performance. To solve these problems, the output current including ripple components on the synchronous reference frame and stationary reference frame are analyzed in detail. As a results, the distorted synchronous d-and q-axis currents contain the 6th, 12th, and the higher harmonic components due to the influence of dead time effect. In this paper, a new dead time effect compensation algorithm using proportional resonant controller is also proposed to reduce the output current harmonics due to the dead time and nonlinear characteristics of the switching devices. The proposed compensation algorithm does not require any additional hardware and the offline experimental measurements. The experimental results are presented to demonstrate the effectiveness of the proposed dead time effect compensation algorithm.

• 전력전자학회논문지
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• 제22권5호
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• pp.440-448
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• 2017

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.

• Journal of Power Electronics
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• 제15권3호
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• pp.786-795
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• 2015

In this paper, an active damping control scheme for LLCL filters based on the PR (proportional-resonant) regulator is proposed for grid-connected three-level T-type PWM converter systems. The PR controller gives an infinite gain at the resonance frequency. As a result, the oscillation can be suppressed at that frequency. In order to improve the stability of the system in the case of grid impedance variations, online grid impedance estimation is applied. Simulation and experimental results have verified the effectiveness of the proposed scheme for three-phase T-type AC/DC PWM converters.

• Journal of Power Electronics
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• 제12권3호
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• pp.509-517
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• 2012

This paper presents control strategies for cascaded H-bridge multilevel active power filters (APFs). A current loop controller is implemented using a proportional-resonant (PR) regulator, which achieves zero steady-state error at target frequencies. The power balancing mechanism for the dc-link capacitor voltages is analyzed and a voltage balancing controller is presented. To mitigate the picket-fence effect of the conventional FFT algorithm under asynchronous sampling conditions, the Hanning Windowed-FFT algorithm is proposed for reference current generation (RCG). This calculates the frequency, amplitude and phase of individual harmonic components accurately and as a result, selective harmonic compensation (SHC) is achieved. Simulation and experimental results are presented, which verify the validity and effectiveness of the devised control algorithms.

• 조명전기설비학회논문지
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• 제29권10호
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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.

• 전기전자학회논문지
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• 제24권4호
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• pp.1104-1108
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• 2020

본 논문에서는 3상 영구자석 동기전동기의 속도리플 저감을 위한 가변형 비례공진 전향보상 알고리즘을 제안한다. 일반적인 토크 맥동의 원인은 전류측정오차 및 데드타임으로 인한 전기적 맥동과 회전자 편심과 편심 부하로 인해 발생될 수 있다. 이러한 토크 맥동은 전동기의 속도 맥동을 야기하고 전동기 구동 시스템의 운전 성능을 저하시킬 수 있다. 이를 위한 본 논문에서는 속도 맥동의 원인을 분석하고 속도 맥동을 저감하기 위한 알고리즘을 제안하였다. 제안한 알고리즘은 속도 맥동에 포함된 특정 운전 주파수를 저감하기 위해 가변형 비례 공진 제어기를 적용하였고, 전향보상 제어기 구조를 이용하여 보상동작이 수행되도록 하였다. 제안한 알고리즘은 다양한 실험을 통하여 타당성과 효용성을 검증하였다.