Transactions on Electrical and Electronic Materials
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v.18
no.3
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pp.129-135
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2017
This paper introduces a design and a simulation of a hybrid active power filter (HAPF) for harmonics reduction given an ideal supply source. The synchronous reference frame method has been used here to identify the reference currents. The proposed HAPF uses a new artificial- intelligence technique called Particle Swarm Optimization (PSO) for tuning the parameters of a proportional and integral controller called PI-PSO. The PI-PSO controller is used to archive optimality for the DC-link voltage of the HAPF-inverter. The hysteresis non-linear current control method is used in this approach to compare the extracted reference and the actual currents in order to generate the pulse gate required for the HAPF. Results obtained by simulations with Matlab/Simuling show that the proposed approach is very flexible and effective for eliminating harmonic currents generated by the non-linear load with the HAPF based PSO tuning.
In design of a digital current controller for a 3-phase (3 ) voltage-source (VS) PWM converter, its conventional model, i.e., stationary or synchronous reference frame model, is used in obtaining its discretized version. It introduces, however, inherent errors since the following practical problems are not taken into consideration: the characteristics of the space vector-based pulse-width modulation (SVPWM) and the time delays in the process of sampling and computation. In this paper, the new hybrid reference frame model of the 3 VS PWM converter is proposed considering these problems. In addition, the direct digital current controller based on this model is designed without any prediction or extrapolation algorithm to compensate the time delay. So the control algorithm is made very simple. It represents no steady-state error in input current control and has the optimized transient responses. The validity of the proposed algorithm is proved by the computer simulation and experimental results.
Multi-pulse topology of converters using elementary six-pulse GTO - VSC (gate turn off based voltage source converter) operated under fundamental frequency switching (FFS) control is widely adopted in high power rating static synchronous compensators (STATCOM). Practically, a 48-pulse ($6{\times}8$ pulse) configuration is used with the phase angle control algorithm employing proportional and integral (PI) control methodology. These kinds of controllers, for example the ${\pm}80MVAR$ compensator at Inuyama switching station, KEPCO, Japan, employs two stages of magnetics viz. intermediate transformers (as many as VSCs) and a main coupling transformer to minimize harmonics distortion in the line and to achieve a desired operational efficiency. The magnetic circuit needs altogether nine transformers of which eight are phase shifting transformers (PST) used in the intermediate stage, each rating equal to or more than one eighth of the compensator rating, and the other one is the main coupling transformer having a power rating equal to that of the compensator. In this paper, a two-level 48-pulse ${\pm}100MVAR$ STATCOM is proposed where eight, six-pulse GTO-VSC are employed and magnetics is simplified to single-stage using four transformers of which three are PSTs and the other is a normal transformer. Thus, it reduces the magnetics to half of the value needed in the commercially available compensator. By adopting the simple PI-controllers, the model is simulated in a MATLAB environment by SimPowerSystems toolbox for voltage regulation in the transmission system. The simulation results show that the THD levels in line voltage and current are well below the limiting values specified in the IEEE Std 519-1992 for harmonic control in electrical power systems. The controller performance is observed reasonably well during capacitive and inductive modes of operation.
Grid connection essentially requires a wind energy conversion system (WECS) to not only supply adequate power responding to constantly varying wind speed but also provide a specified level of voltage magnitude and frequency that is acceptable in the electric power network. To satisfy such requirements, appropriate control schemes of a wind turbine to be connected to the power grid should be employed. This paper presents an output control strategy of a grid-connected wind power generation, which consists of a fixed-pitch wind turbine, a synchronous generator and a AC-DC-AC component with a voltage source inverter built in, and performs modelling and analysis of the strategy using PSCAD/EMTDC, an electromagnetic transient analysis software. Real power output control of the voltage source inverter is implemented to extract the maximum energy from wind speed inputted through wind blades and reactive power control, to keep the terminal voltage of WECS at a specific level. SPWM switching method is used to reduce the harmonics and maintain 60 ㎐ of the output frequency. The wind turbine performance and output corresponding to wind variation and the terminal load change is simulated and analysed.
The importance of energy is growing according to the energy shortage and environmental concerns. Accordingly, in order to solve the problems about the use of fossil fuel, a renewable energy sources are needed. Global renewable energy power industry's position in the renewable energy market becomes important and new technology development is also essential. MG set composed by the induction motor and permanent magnet synchronous generator for simulating a renewable energy source is based on a suitable experiment equipment. The torque generated by applying a voltage to the induction motor in MG set is used as an input of the permanent magnet synchronous generator. In Psim simulation, the characteristics of the induction motor model was formulated and the output torque characteristics of the motor was controlled using the induction motor side inverter, In this paper, the comparison analysis between Psim simulation and the output characteristics of the MG set is performed in order to identify a renewable energy power system more accurately.
Journal of the Korean Institute of Illuminating and Electrical Installation Engineers
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v.16
no.5
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pp.22-28
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2002
A protection scheme for Unified Power Quality Conditioner (UPQC) is presented and analyzed in this paper. The proposed UPQC has the series active power filter operated as a high impedance k($\Omega$) to the fundamentals when the over current occurs in the power distribution system, and three control strategies are proposed in this paper. The first is the method by detecting the fundamental source current through the p-q theory,[1] the second is the method by detecting the fundamental component of load current in Synchronous Reference Frame(SRF) and the third is the method by detecting the input voltage. When the over current occurs in the power distribution system, the proposed scheme protects the UPQC without additional protection circuits. The validity of proposed protection scheme is investigated through simulation results.
In this paper, a 1.5 kW Interior Permanent Magnet Synchronous Generator (IPMSG) with a power conditioner for the grid integration of a variable-speed wind turbine is developed. The power-conditioning system consists of a series-type 12-pulse diode rectifier powered by a phase shifting transformer and then cascaded to a PWM voltage source inverter. The PWM inverter is utilized to supply sinusoidal currents to the utility line by controlling the active and reactive current components in the q-d rotating reference frame. While the q-axis active current of the PWM inverter is regulated to follow an optimized active current reference so as to track the maximum power of the wind turbine. The d-axis reactive current can be adjusted to control the reactive power and voltage. In order to track the maximum power of the wind turbine, the optimal active current reference is determined by using a simple MPPT algorithm which requires only three sensors. Moreover, the phase angle of the utility voltage is detected using a simple electronic circuit consisting of both a zero-crossing voltage detecting circuit and a counter circuit employed with a crystal oscillator. At the generator terminals, a passive filter is designed not only to decrease the harmonic voltages and currents observed at the terminals of the IPMSG but also to improve the generator efficiency. The laboratory results indicate that the losses in the IPMSG can be effectively reduced by setting a passive filter at the generator terminals.
because the output of solar cell is direct, it is necessary to install D/A converter system for A.C load, and in case of driving utility line system, it is possible to drive system relation when the system supplies sinusodal current ant voltage having unit power factor. As the characteristics of the soar cell output the is influenced by dailysunight charge, for more electric power it is essential to control the direction toward the san so that the driving point of solar cell can always operate near maximum output point. PWM modulation device among electric power converters must have stable modulation at anytime when it includes noise-factors such as noise-wave and noises on electric voltage wave, a synchronous signal system. In dealing with synchronous signal for control and control signal by microprocessor, it is necessary to compensate it because there is time difference between sample paint and carrier wave. On this papers, single phase PWM current type invertor controled the solar cell having typical voltage dropping character has optimun short current in short, reduces D.C reactance, composes controller for modulation and keeps lower harmonic and high power factor keeping maximum output of solar cell according daily sunlight charge variation.
Howlader, Abdul Motin;Urasaki, Naomitsu;Yona, Atsushi;Senjyu, Tomonobu;Saber, Ahmed Yousuf
Journal of international Conference on Electrical Machines and Systems
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v.1
no.2
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pp.116-124
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2012
Wind is an abundant source of natural energy which can be utilized to generate power. Wind velocity does not remain constant, and as a result the output power of wind turbine generators (WTGs) fluctuates. To reduce the fluctuation, different approaches are already being proposed, such as energy storage devices, electric double layer capacitors, flywheels, and so on. These methods are effective but require a significant extra cost to installation and maintenance. This paper proposes to reduce output power fluctuation by controlling kinetic energy of a WTG system. A MW-class pitch-regulated permanent magnet synchronous generator (PMSG) is introduced to apply a power fluctuation reducing method. The major advantage of this proposed method is that, an additional energy storage system is not required to control the power fluctuation. Additionally, the proposed method can mitigate shaft stress of a WTG system. Which is reflected in an enhanced reliability of the wind turbine. Moreover, the proposed method can be changed to the maximum power point tracking (MPPT) control method by adjusting an averaging time. The proposed power smoothing control is compared with the MPPT control method and verified by using the MATLAB SIMULINK environment.
This paper describes the development and fabrication of a high temperature superconducting motor which consists of HTS rotor and air-core stator. The machine was designed for the rated power of 100hp at 1800 rpm. The HTS field windings are composed of the double-pancake coils wound with AMSC's SUS-reinforced Bi-2223 tape conductor. These were assembled on the support structure and fixed by a bandage of glass-fiber composite. The cooling system is based on the heat transfer mechanism of the thermosyphon by using GM cryocooler as cooling source. The cold head is in contact with the condenser of a Ne-filled thermosyphon. The rotor assembly was tested independently at the stationary state and combined with stator. Characteristic parameters such as reactances, inductances, and time constants were determined to obtain a consistent overview of the machine operation properties. This motor has met all design parameters by demonstrating HTS field winding, cryogenic refrigeration systems and an air-core armature winding cooled with air. The HTS field winding could be cooled down below 30K. No-load test of open-circuit characteristics(OCC) and short-circuit characteristics(SCC) and load test with resistive load bank were conducted in generator mode. Maximum operating current of field winding at 30K was 120A. From OCC and SCC test results synchronous inductance and synchronous reactance were 2.4mH, 0.49pu, respectively. Efficiency of this HTS machine was 93.3% in full load(100hp) test. This paper will present design, construction, and basic experimental test results of the 100hp HTS machine.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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