The Transactions of the Korean Institute of Power Electronics
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v.16
no.4
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pp.396-404
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2011
This paper proposes a performance improvement of a grid-connected wind turbine using sliding-mode based direct power control under an unbalanced grid fault. The proposed control method has some advantages for grid connected control. At first, it doesn't need the synchronous phase angle of the grid voltage. It has also fast dynamic characteristics compared with a conventional current controller. In addition, it is suitable for an unbalance compensation control. The effectiveness and robustness of the proposed algorithm are verified by simulations and experiments.
Kim, Taehoon;Kim, Juyong;Cho, Jintae;Jung, Jae-Seung
Journal of Electrical Engineering and Technology
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v.13
no.3
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pp.1123-1130
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2018
Voltage stabilization is an essential component of power quality in low voltage DC (LVDC) microgrid. The microgrid demands the interconnection of a number of small distributed power resources, including variable renewable generators. Therefore, the voltage can be maintained in a stable manner through the control of these distributed generators. In this study, we did research on the new advanced operating method for a photovoltaic (PV) simulator in order to achieve interconnection to a bipolar LVDC microgrid. The validity of this voltage stabilization method, using the distributed generators, is experimentally verified. The test LVDC microgrid is configured by connecting the developed PV simulator and DC load, DC line, and AC/DC rectifier for connecting the main AC grid. The new advanced control method is applied to the developed PV simulator for the bipolar LVDC grid in order to stabilize the gird voltage. Using simulation results, the stabilization of the grid voltage by PV simulator using the proposed control method is confirmed the through the simulation results in various operation scenarios.
The high penetration level of inverter-based distributed generation (DG) power plants is challenging the low-voltage ride-through requirements, especially under unbalanced voltage sags. Recently, a flexible injection of both positive- (PS) and negative-sequence (NS) reactive currents has been suggested for the next generation of grid codes. This can enhance the ancillary services for voltage support at the point of common coupling (PCC). In light of this, considering distant grid faults that occur in a mainly inductive grid, this paper proposes a complete voltage support control scheme for the interface inverters of medium or high-rated DG power plants. The first contribution is the development of a reactive current reference generator combining PS and NS, with a feature to increase the PS voltage and simultaneously decrease the NS voltage, to mitigate voltage imbalance. The second contribution is the design of a voltage support control loop with two flexible PCC voltage set points, which can ensure continuous operation within the limits required in grid codes. In addition, a current saturation strategy is also considered for deep voltage sags to avoid overcurrent protection. Finally, simulation and experimental results are presented to validate the effectiveness of the proposed control scheme.
Proportional capacitor-current-feedback active damping (AD) is a common damping method for the resonance of LCL-type grid-connected inverters. Proportional capacitor-current-feedback AD behaves as a virtual resistor in parallel with the capacitor. However, the existence of delay in the actual control system causes impedance in the virtual resistor. Impedance is manifested as negative resistance when the resonance frequency exceeds one-sixth of the sampling frequency ($f_s/6$). As a result, the damping effect disappears. To extend the system damping region, this study proposes a virtual resistor-inductor-capacitor (RLC) AD method. The method is implemented by feeding the filter capacitor current passing through a band-pass filter, which functions as a virtual RLC in parallel with the filter capacitor to achieve positive resistance in a wide resonance frequency range. A combination of Nyquist theory and system close-loop pole-zero diagrams is used for damping parameter design to obtain optimal damping parameters. An experiment is performed with a 10 kW grid-connected inverter. The effectiveness of the proposed AD method and the system's robustness against grid impedance variation are demonstrated.
The Transactions of the Korean Institute of Electrical Engineers B
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v.54
no.12
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pp.609-615
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2005
A 30kW electrical power conversion system is developed for a variable speed wind turbine. In the wind energy conversion system(WECS) a synchronous generator with field current excitation converts the mechanical energy into electrical energy. As the voltage and the frequency of the generator output vary according to the wind speed, a 6-bridge diode rectifier and a PWM boost chopper is utilized as an ac-dc converter maintaining the constant dc-link voltage with only single switch control. An input current control algorithm for maximum power generation during the variable speed operation is proposed without any usage of speed sensor. Grid connection type PWM inverter converts dc input power to ac output currents into the grid. The active power to the grid is controlled by q-axis current and the reactive power is controlled by d-axis current with appropriate decoupling. The phase angle of utility voltage is detected using software PLL(Phased Locked Loop) in d-q synchronous reference frame. Experimental results from the test of 30kW prototype wind turbine system show that the generator power can be controlled effectively during the variable speed operation without any speed sensor.
Kim, Kiryong;Shin, Dongsul;Lee, Jaecheol;Lee, Jong-Pil;Yoo, Dong-Wook;Kim, Hee-Je
Journal of Power Electronics
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v.15
no.4
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pp.1066-1073
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2015
This paper proposes a control strategy based on the frequency detection method, comprising a current control and a feed-forward voltage control loop, is proposed for grid-interactive power conditioning systems (PCS). For continuous provision of power to critical loads, PCS should be able to check grid outages instantaneously. Hence, proposed in the present paper are a frequency detection method for detecting abnormal grid conditions and a controller, which consists of a current controller and a feedforward voltage controller, for different operation modes. The frequency detection method can detect abnormal grid conditions accurately and quickly. The controller which has current and voltage control loops rapidly helps in load voltage regulation when grid fault occurs by changing reference and control modes. The proposed seamless transfer control strategy is confirmed by experimental results.
The Smart grid refers to the technology that enables efficient usage of electric power by collecting information concerning the power usage and power lines grafting information and communications technology to onto power grids. There are Zigbee, PLC or IEEE 802.11 WLAN MAC as a core technology of the Smart grid, but in this paper, the discussion is focused on the PLC. The PLC is the technology that carries out data communications using power lines and put into practical use in the field of lights or home appliances control recently but PLC-applied communications between electronic devices are rarely seen. For the reason that the PLC uses high-voltage power lines and has a disadvantage of experiencing higher data loss rate caused by the noises produced by going through transformers, the technology is yet to be used in many areas. Nevertheless, the PLC has been studied widely recently in respect that it's the low-cost communication solution for the Smart Metering [1]. Moreover, this technology is emerging as a novel data communication method and discussed as an important technology lately due to the developments of the Smart grid systems and Internet of things (IoT). Thus, in this paper, the results obtained from designing and performing implementation scenario for the PLC-based Smart grid home network system were compared and analyzed with that of IEEE 802.11 WLAN MAC (the foundation technology at Jeju Smart grid Test bed)-based Smart grid home network. Thus, in this paper, OPNET 14.5 PL8, OSI 7 layer, PLC router nodes and PLC nodes had been used for the designing and implementation simulations of both systems. Additionally, QoS was not considered in order to guarantee that all the traffics would not have the same processing priority.
In this study, we propose a fault analysis method for a power distribution grid with PCS-based DERs. We first explain the characteristics of a PCS-based DER. According to the characteristics, the DER is considered as a current-controlled voltage source, which produces varying voltages within a certain limit so that currents equal to given references flowing from the DER to the grid (currents controlled). So, we introduce the symmetrical equivalent models in the form of varying voltage source for fault analysis and then, construct a convex optimization problem to solve the fault problem associated with the equivalent models and grid conditions. Thus, the proposed method enables to perform a proper fault analysis considering the characteristics of the DER, which are currents controlled, voltage limited, and unity power factor achievement. To verify the validity of the proposed method, we perform computer simulations with the proposed method and with MATLAB Simulink, and the results are compared.
This paper proposes a comparison of Voltage Oriented Control (VOC) and Direct Power Control (DPC) under command mode transition for PMSG Wind Turbines (WT). Based on a neutral point clamped three level back to back type Voltage Source Converter (VSC), proposed control scheme automatically control the generated output power to satisfy a grid requirement from the hierarchical wind farm controller. Automatic command mode transition based on the dc-link voltage error provides a command mode changing between grid command and MPPT mode. It is confirmed through PLECS simulations in Matlab. Simulation result shows that proposed control scheme of VOC and DPC achieves a much shorter transient time of generated output power than the conventional control scheme of MPPT with optimal torque control and VOC under a step response. The proposed control scheme makes it possible to provide a good dynamic performance for PMSG wind turbines in order to generate a high quality output power.
The Journal of the Korea institute of electronic communication sciences
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v.6
no.4
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pp.553-558
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2011
The smart grid is an intelligent electric power network in which a digital communication network is integrated into the existing electric power system. This enhances the efficiency of the electric use by supplying and controlling the electric power through the two-way communication between the utility and the electric customer. In this paper, to support the smart grid, a computer-based solution which collects the three-phase electric power data based on the LPT Communication is designed, and then its prototype is made.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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