• Journal of Power Electronics
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• 제15권4호
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• pp.1006-1017
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• 2015

This paper presents a finite control set model predictive control (FCS-MPC) strategy for the AC/DC matrix converter used in grid-connected battery energy storage system (BESS). First, to control the grid current properly, the DC current is also included in the cost function because of input and output direct coupling. The DC current reference is generated based on the dynamic relationship of the two currents, so the grid current gains improved transient state performance. Furthermore, the steady state error is reduced by adding a closed-loop. Second, a Luenberger observer is adopted to detect the AC input voltage instead of sensors, so the cost is reduced and the reliability can be enhanced. Third, a switching state pre-selection method that only needs to evaluate half of the active switching states is presented, with the advantages of shorter calculation time, no high dv/dt at the DC terminal, and less switching loss. The robustness under grid voltage distortion and parameter sensibility are discussed as well. Simulation and experimental results confirm the good performance of the proposed scheme for battery charging and discharging control.

• Journal of Power Electronics
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• 제15권4호
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• pp.994-1005
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• 2015

This paper presents a novel power control strategy for PWM current-source rectifiers (CSRs) in the stationary frame based on the instantaneous power theory. In the proposed control strategy, a virtual resistance based on the capacitor voltage feedback is used to realize the active damping. In addition, the proportional resonant (PR) controller under the two-phase stationary coordinate is designed to track the ac reference current and to avoid the strong coupling brought about by the coordinate transformation. The limitations on improving steady-state performance of the PR controller is investigated and mitigated using a cascaded lead-lag compensator. In the z-domain, a straightforward procedure is developed to analyze and design the control-loop with the help of MATLAB/SISO software tools. In addition, robustness against parameter variations is analyzed. Finally, simulation and experimental results verify the proposed control scheme and design method.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제11권11호
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• pp.4174-4181
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• 2010

본 논문은 비안정적인 재작업 발생확률이 존재하는 제조공정을 위한 적응형 스케줄링 알고리즘을 제시한다. 본 논문에서 제안하는 하이브리드 Q-학습 알고리즘은 강화학습 기반의 Q-학습과 인공신경망을 결합한 알고리즘으로써 재작업확률이 불안정한 상황의 제조공정에 대해 학습을 통해 적응력을 가질 수 있도록 고안되었다. 제안 알고리즘은 평균지연시간을 척도로 그 성능을 평가하였고, 기존의 작업할당 알고리즘들과 다양한 실험 시나리오를 기반으로 비교함으로써 그 우수성을 보이도록 한다.

• Journal of Power Electronics
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• 제18권6호
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• pp.1708-1719
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• 2018

A complete current loop decoupling control strategy based on a sliding mode observer (SMO) is proposed to eliminate the influence of current dynamic coupling and back electromotive force (EMF) in the vector control of permanent magnet synchronous motors. With this strategy, current dynamic decoupling and back EMF compensation can be simultaneously achieved. Unlike conventional methods, the proposed strategy can avoid the disturbances caused by the parametric variations of motor systems and maintain the advantages of proportional integral (PI) controllers, which are robust and easy to operate. An improved SMO, which uses a special PI regulator other than a linear saturation function as the equivalent control law in the boundary layer of a sliding surface, is proposed to eliminate the estimated errors caused by the quasi-sliding mode and obtain a satisfactory decoupling performance. The stability and parameter robustness of the proposed strategy are also analyzed. Physical experimental results are presented to verify the validity of the method.

• Journal of Power Electronics
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• 제17권4호
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• pp.1088-1096
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• 2017

Load variations on a distribution line result in voltage fluctuations at the point of common coupling (PCC). In order to keep the magnitude of the PCC voltage constant at its rated value and obtain zero voltage regulation (ZVR), a D-STATCOM is installed for voltage correction. Moreover, the ZVR mode of a D-STATCOM can also be used to balance the source current during unbalanced loading. For medium voltage and high power applications, a D-STATCOM is realized by the cascaded H-bridge topology. In the ZVR mode, the D-STATCOM may draw unbalanced current and in this process is required to handle different phase powers leading to deviations in the cluster voltages. Zero sequence voltage needs to be injected for ZVR mode, which creates circulating power among the phases of the D-STATCOM. The computed zero sequence voltage and the individual DC capacitor balancing controller help the DC cluster voltage follow the reference voltage. The effectiveness of the control scheme is verified by modeling the system in MATLAB/SIMULINK. The obtained simulations are further validated by the experimental results using a dSPACE DS1106 and five-level D-STATCOM experimental set up.

• Advances in nano research
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• 제7권6호
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• pp.379-390
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• 2019

Putting emphasis on the effect of existence of porosity in the functionally graded materials (FGMs) on the dynamic responses of waves scattered in FG nanobeams resulted in implementation of a novel porosity-based homogenization method for FGMs and show its applicability in a wave propagation problem in the presence of axial pre-load for the first time. In the employed porosity-dependent method, the coupling between density and Young's moduli is included to consider for the effective moduli of the FG nanobeam by the means of a more reliable homogenization technique. The beam-type element will be modeled via the classical theory of beams, namely Euler-Bernoulli beam theory. Also, the dynamic form of the principle of virtual work will be extended for such nanobeams to derive the motion equations. Applying the nonlocal constitutive equations of Eringen on the obtained motion equations will be resulted in derivation of the nanobeam's governing equations. Depicted results reveal that the dispersion responses of FG nanobeams will be decreased as the porosity volume fraction is increased which must be noticed by the designers of advanced nanosize devices who are interested in employment of wave dispersion approach in continuous systems for specific goals.

• 대한조선학회논문집
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• 제37권4호
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• pp.19-30
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• 2000

선수와 선미에 벌브를 가진 현대적인 상선 주위의 난류유동을 해석하기 위해 유한체적법을 이용한 RANS 방정식의 해법이 개발되었다. 복잡한 선수미의 격자계 생성을 위해 다중블록 선체표면 격자계 생성 기법이 도입되었고, 타원형 미분 방정식의 해를 이용하여 O-H 형태의 공간 격자계생성 기법이 이용되었다. 지배방정식의 대류항과 확산항은 각각 QUICK과 중앙차분법을 이용하여 근사되었고, 속도-압력 연성을 위해 SIMPLEC법이 채택되었다. 개발된 방법은 KRISO 3600TEU 컨테이너선에 적용하여 유선가시화 실험 및 반류계측 결과와 비교하였다. 계산 결과는 선수와 선미에 벌브를 가진 현대적인 선형 주위의 유동 해석을 위해서도 이러한 수치계산 방법이 적용될 수 있음을 보여주고 있다.

• 한국정밀공학회지
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• 제13권3호
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• pp.110-122
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• 1996

Finite element analysis tool was developed to analyze the casting process. Generally, casting process consists of mold filling and solidification. Both filling and solidication process were simulated simultaneously to investigate the effects of process variables and to predict the defect. At filling process, thermal coupling was especially considered to investigate thermal history of material during the filling stage. And thermal condition at the final stage of filling is used as the initial conditions in a solidification process for the exact simullation of the actual casting processes. At mold filling process, Lagragian-type finite element method with automatic remeshing scheme was used to find the material flow. A perturbation method with artificial viscosity is adopted to avoid numerical instability in low viscous fluid. At solidification process, enthalpy-based finite element method was used to solove the heat transfer problem with phase change. And elastic stress analysis has been performed to predict the thermal residual stress. Through the FE analysis, solidification time, position of solidus line, liquidus line and thermal residual stress are found. Through the study, the importance of combined analysis has been emphasized. Finite element tools developed in this study will be used process design of casting process and may be basic structure for total CAE system of castings which will be constructed afterward.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제20권12호
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• pp.614-621
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• 2019

이축 및 일축대칭 단면의 적층복합 보의 휨 해석과 좌굴해석을 위해 일반화된 보 요소를 제안하였다. 전단변형보 이론을 사용하여 유도된 보 요소는 휨 전단변형 및 휨 비틀림과 재료 비등방성 성질에 따른 연계성을 고려하였다. 서로 다른 단면에 대해 해석적 기법으로 구한 단면 강성계수와 함께 평면응력과 평면변형률 가정을 사용하였다. 대칭 및 역대칭 적층복합 보의 휨 거동을 조사하기 위해 뒴 변형을 포함하여 절점 당 7개의 자유도를 가진 두 가지 유형의 3절점, 4절점 보 요소를 제안하였다. 전단잠금 현상을 완화하기 위해 본 연구에서는 감차적분 기법을 사용하였다. 또한, 유도된 기하학적 블록강성을 사용하여 축방향 압축력을 받는 적층복합 보의 좌굴하중을 산정하였다. 제시한 보 요소의 정확성과 효율성을 검증하기 위해 3절점 보 요소에 근거한 결과를 다른 연구자와 ABAQUS 유한요소 해석결과와 비교하였다. 적층복합 보의 휨 거동과 좌굴하중에 대한 연계강성과 전단변형, 경계조건, 하중형태, 길이-높이 비, 적층형태의 영향을 조사하였다. 두 개의 다른 보 요소의 수렴성도 제시하였다.

• 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.