Increasing numbers of photovoltaic arrays are being connected to the power utility through the power conditioning systems (PCS). This has raised potential problems of network protection. If, due to the action of the PCS, the local network voltage and frequency remain within regulatory limits when the utility is disconnected, then islanding is said to occur. In this paper, the representative methods to prevent the islanding are described and a PSIM-based model and analysis of the reactive power variation (RPV) method are presented. A novel phase detector using the all-pass filter and digital phase locked loop (DPLL) is proposed especially for the single-phase PCS. Finally, this paper provides the simulation and experimental results with a single-phase 3kW prototype PCS. Islanding test method of IEEE Std. 929-2000 was performed for verification.
This study deals with the modulation index (MI) of a voltage source converter (VSC) HVDC system based on a modular multilevel converter (MMC). In the two-level converter, the purpose of the MI is to maximize the achievable AC voltage of the converter from a fixed DC voltage. Unlike that in a two-level converter, the MI in the MMC topology plays a role in making the converter a voltage source using a capacitor. The circulating current in the MMC distorts the AC voltage reference, and the distortion affects the MI. In addition, the AC network conditions, such as AC voltage variation and reactive power, affect the MI. Therefore, the MI should be optimized with consideration of internal and external factors. This study proposes a method to optimize the MI of an MMC HVDC system.
본 연구에서는 시간영역에서 전력이 해석되어지므로 이해하기 쉽고, 비교적 계측하기 용이한 상관함수에 의한 순시전력이론에 대해서 고찰하였다. 상관함수에 의한 순시전력이론은 시간영역에서 전압과 전류의 자기상관함수와 상호상관함수에 의해서 전력과의 전압과 상관성에 따라 상관전력과 비상관 전력으로 분해된다. 분해된 두 가지 전력성분으로부터 비선형 부항의 특성에 따라 전력과 전류를 유효성분, 기본파 무효성분 그리고 고조파성분 등 3성분으로 분해한다. 능동전력필터는 그 보상특성상 전력과 전류의 3성분만을 다루며, 실시간 제어를 위해 그외의 여러 복잡한 그리고 구현의 어려움이 있는 전력모델은 경제적이지 못하다. 상관함수적인 순시전력이론에 의해 분석된 전력성분들의 타당성을 입증하기 위해서 전압형 DSP능동전력필터를 제작하였다. 싸이리스터 제어 유도전동기 구동시스템의 전력을 제안된 순시전력이론에 의해 3성분으로 분해한 후, 이들 성분중에서 보상기준전류로 고조파성분과 기본파 무효성분을 각각 제어하여 그 보상결과로부터 타당성을 입증하였다.
As the grid-connected photovoltaic power conditioning systems (PVPCS) are installed in many residential areas, this has raised potential problems of network protection on electrical power system. One of the numerous problems is an Island phenomenon. There has been an argument that because the probability of islanding is extremely low it may be a non-issue in practice. However, there are three counter-arguments: First, the low probability of islanding is based on the assumption of 100% power matching between the PVPCS and the islanded local loads. In fact, an island can be easily formed even without 100% power matching (the power mismatch could be up to 30% if only traditional protections are used, e.g. under/over voltage/frequency). The 30% power-mismatch condition will drastically increase the islanding probability. Second, even with a larger power mismatch, the time for voltage or frequency to deviate sufficient to cause a trip, plus the time required to execute the trip (particularly if conventional switchgear is required to operate), can easily be greater than the typical re-close time on the distribution circuit. And, third, the low-probability argument is based on the study of PVPCS. Especially, if the output power of PVPCS equals to power consumption of local loads, it is very difficult for the PVPCS to sustain the voltage and frequency in an island. Unintentional islanding of PVPCS may result in power-quality issues, interference to grid-protection devices, equipment damage, and even personnel safety hazards. So the verification of anti-islanding performance is strongly needed. In this paper, the authors propose the improved RPV method through considering power quality and anti-islanding capacity of grid-connected three-phase PVPCS in IEEE Std 1547 ("Standard for Interconnecting Distributed Resources to Electric Power Systems"). And the simulation and experimental results are verified.
This paper presents an improved method to estimate the maximum load level for heavily loaded power systems with the load-generation variation vector by using the elliptic pattern of the P-e curve. The previous study suggested a simple technique of removing e-f coupling, where only high voltage load flow solutions to calculate transforming angle of system reference is needed. The proposed algorithm is improved to require only one load flow solution at a specific load level in addition to the operating point at the beginning stage, which reduces the computation time and the iteration number of estimation. The proposed method can be efficiently applied to heaviIy loaded systems with the combination of CPFlow when the reactive power limit and ULTC are considered. In this paper, the effect of ULTC on the estimation of maximum loadability index is also investigated. The proposed algorithm is tested on New England 39 bus system and IEEE 118 bus system.
본 논문에서는 N.1 모듈형 UPS 시스템의 병렬운전을 위해 기존에 사용된 부하분담용 신호선을 제거하고 독립적인 운전을 수행하는 새로운 형태의 wirelss 병렬제어 알고리즘을 제안하고자 한다. 제안된 제어시스템은 기존 방식이 갖는 센싱 노이즈나 상호간섭에 의한 문제를 제거할 수 있다. 또한 wireless방식의 단점을 보완하기 위해 인버터간 불평형요소 제거 알고리즘을 적용하여 무효전력편차의 발생을 최소화하는 구조를 가지며, 시스템의 불안정한과도특성을 완충하는 가상의 임피던스를 삽입하여 과도순환전류를 저감하는 방식이 적용되었다. 제안된 알고리즘의 타당성을 검증하기 위해 시뮬레이션 결과를 제시하였다.
계통연계형 PV 시스템의 중요한 보호기능인 단독운전 검출기능은 시스템의 안전성 및 전기적 안정성 측면에서 매우 중요하다. 단독운전 검출기법으로는 크게 수동적 방식과 능동적 방식으로 분류되는 다양한 기법들이 있다. 본 연구에서는 IEEE 929-2000에서 제시하는 단독운전 시험조건 하에서 현재 널리 사용되는 능동적 방식 중 무효전력 변동 방식(RPV method)과 능동적 주파수 변동 방식(AFD method)을 채용한 시스템의 연계점에서 주파수 변동 특성을 해석하였다. 그리고 해석결과를 바탕으로 RPV 방식 및 AFD 방식의 설계법을 제시하였다. EMTP를 이용한 시스템 시뮬레이션을 통하여 제안된 해석 및 설계법의 타당성 및 유효성을 검증하였다.
In a recently as renewable energy source photovoltaic(PV) system using solar energy has been very widely researched because of its pollution-free and infinity. Especially many researches are intensively focused on small scale utility interactive PV system which can use dead space and easily make power stabilized from unstable natural energy source. In this system one of the most important matters is islanding protection. Islanding phenomenon appears when power failure occurs. For the safety of utility interactive PV system must has the function of not only system protection but also detection of islanding. This paper describes parallel operating alghorithm using reactive power variation method and twin peak band pass filter. This alghorithm is verified useful by simulation.
This paper presents a study on the power factor improvement of V47- 660 [kW] Wind Turbine Generation System (WTGS) in Jeju wind farm, as a model system in this paper. In this system, the power factor correction is controlled by the conventional method with power condensor banks. Also, this system has only four bank steps, and each one capacitor bank step is cut in every one second when the generator has been cut in. This means that it is difficult to compensate the reactive power exactly according to the variation of them. Actually, model system has very low power factor in the area of low wind speed, which is almost from 4 to 6 [m/s]. This is caused by the power factor correction using power condenser bank. To improve the power factor in the area of low wind speed, we used the static var compensator(SVC) using current controlled PWM power converter using IGBT switching device. Finally, to verify the proposed method, the results of computer simulation using Psim program are presented to support the discussions.
부하특성의 모델링은 부하의 비선형특성 때문에 어려운 문제이다. 이 연구는 부하특성을 표현하기 위하여 비선형 문제를 근사화 할 수 있는 신경회로망을 이용하였다. 대표적인 개별부하를 선정하고 전압과 주파수 변화에 대한 유효, 무효전력의 응답을 실험을 통해 얻었다. 그리고 개별부하특성을 식별하기 위하여 실험자료를 근거로 신경회로망을 구축하고 학습하였다. 학습된 신결회로망은 또다른 전압, 주파수 변화에 대한 개별부하의 특성을 식별하였다. 아울러 제안된 방법의 타당성을 입증하기 위하여 식별된 결과를 제시하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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