This paper investigates control algorithms for a doubly fed induction generator(DFIG) with a back-to-back three-level neutral-point clamped voltage source converter in medium voltage wind power system under unbalanced grid conditions. Two different control algorithms to compensate for unbalanced conditions are proposed. Evaluation factors of control algorithm are fault ride-through(FRT) capability, efficiency, harmonic distortions and torque pulsation. Zero regulated negative sequence stator current control algorithm has the most effective performance concerning FRT capability and efficiency. Ripple-free control algorithm nullifies oscillation component of active power and reactive power. Ripple-free control algorithm shows the least harmonic distortions and torque pulsation. Combination of zero regulated negative sequence stator current and ripple-free control algorithm control algorithm depending on the operating requirements and depth of grid unbalance presents the most optimized performance factors under the generalized unbalanced operating conditions leading to high performance DFIG wind turbine system.
Chun, Hui-Gon;Sochugov, Nikolay S.;You, Yong-Zoo;Soloviv, Andrew A.;Zakharov, Alexander N,
반도체디스플레이기술학회지
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제2권3호
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pp.19-23
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2003
Extended unbalanced magnetron sputtering system based on the cylindrical magnetron with a rotating cathode was developed. The unbalanced configuration of magnetic field was realized by means of additional lines of permanent magnets, placed along both sides of a 89 mm outer diameter and 600 mm long cylindrical cathode. The performance of the unbalanced magnetron was assessed in terms of the ion current density and the ion-to-atom ratio incident at the substrate. Furthermore, the paper presents the comparison of the internal plasma parameters, such as the electron temperature, electron density, plasma and floating potentials, measured by a Langmuir probe in various positions from the cathode, for conventional and unbalanced constructions of the cylindrical magnetron. The plasma density and ion current density are about 3-5 times higher than those of conventional one, in the unbalanced magnetron in a 0.24 Pa Ar atmosphere with a DC cathode power of 3 kW.
The unbalance currents flow the High Temperature Superconducting (HTS) power cable caused by asymmetrical fault, harmonic distortion and unbalanced load. That problem causes additional loss and leakage field in the HTS power cable, and deteriorates the electric power quality and stability. In addition, large amounts of unbalanced current can cause negative sequence and ground relays to operate. This paper presents an analysis unbalanced three-phase current distribution in HTS power cable caused by unbalanced load condition and grounding methods using PSCAD/EMTDC. The results obtained through the analysis would provide important data for the design of HTS power cables and valid information for their installation in power system.
본 연구에서는 왜형되고 불평형인 전원의 정상분 순시전압 검출기법(Detection Method of Instantaneous Positive Sequence Voltage : PSD)에 의한 3상 3선 능동전력필터 시스템을 제작하였다. 불평형 및 왜형된 전원전압은 PSD에 의하여 정상분 순시전압을 실시간으로 검출한 후 순시전력이론의 상변환 행렬을 연산하고 있으며, 따라서 왜형되고 불평형된 전원조건에 순시전력이론을 적용하기 위하여 종전의 순시전력이론의 수학적인 구조를 변경할 필요가 없다. 본 연구에서 구현된 방법의 타당성을 입증하기 위해, 왜형된 B상 전압을 20% 증가시킨 전원과 불평형 비선형 부하 조건하에서 정상상태 및 과도상태의 실험을 수행하였으며, PSD가 없는 방법에 비하여 구현된 방법의 유용성을 입증할 수 있었다.
This paper proposes a control algorithm for permanent magnet synchronous generator with a back-to-back three-level neutral-point clamped voltage source converter in a medium-voltage offshore wind power system under unbalanced grid conditions. The proposed control algorithm particularly compensates for the unbalanced grid voltage at the point of common coupling in a collector bus of offshore wind power system. This control algorithm has been formulated based on the symmetrical components in positive and negative rotating synchronous reference frames under generalized unbalanced operating conditions. Instantaneous active and reactive power are described in terms of symmetrical components of measured grid input voltages and currents. Negative sequential component of ac input current is injected to the point of common coupling in the proposed control strategy. The amplitude of negative sequential component is calculated to minimize the negative sequential component of grid voltage under the limitation of current capability in a voltage source converter. The proposed control algorithm makes it possible to provide a balanced voltage at the point of common coupling resulting in the generated power of high quality from offshore wind power system under unbalanced network conditions.
This paper proposed the voltage control of stand-alone inverter for power quality improvement under unbalanced and non-linear load. The 3-phase DC-AC inverter controls CVCF(Constant Voltage Constant Frequency) and selective harmonic eliminate method in stand-alone mode by PR controller, and the stand-lone inverter supplies stable sinusoidal voltage to balanced, unbalanced and non-linear loads. The total harmonic distortion(THD) of line-to-line load voltage($V_{LL}$) is 1.2% in the balanced load. THD of $V_{LL}$ is reduced from 5.2% to 1.4% and 6.7% to 3.5%, respectively unbalanced and non-linear load. The stand-alone inverter can be supplies sinusoidal balanced voltage to unbalanced load because the voltage unbalanced factor(VUF) of $V_{LL}$ is reduced from 5.2% to 1.4% in the unbalanced load. Feasibility of control method for a stand-alone inverter will be verified through 30kW stand-alone inverter system.
3산 전력 시스템에서 불평형 전원의 전압은 대칭좌표법에 의하여 정상, 역상, 영상성분으로 각각 분해 될 수 있고 또한 전력 시스템에 중성선이 없는 경우 영상성분은 부하측에 나타나지 않게 된다. 따라서 중성선이 없는 불평형 시스템에서는 전원측의 역상성분만을 검출하여 보상함으로써 부하측에 평형된 전압을 공급할 수 있을 뿐만 아니라 정상성분의 크기를 제어함으로써 부하에 인가되는 전압의 크기를 조정하는 것이 가능하다. 아울러 이러한 불평형 전압에 의한 각 대칭분은 3상 2상 변환을 통한 동기좌표축상에서의 효율적인 검출이 가능한데, 본 논문에서는 전원의 불평형 성분을 동기좌표축 상에서 순시적으로 검출하여 이를 보상하고 부하의 전압조정 기능 역시 수행하는 순간전압보상기의 보상 알고리즘 및 이때 좌표변환시 필요한 전원의 위상각 정보를 전원의 정상성분에 일치시키는 새로운 위상각 검출 알고리즘을 제안한다. 제안된 보상 시스템의 성능 및 특성을 시뮬레이션을 통하여 해석하고 실험으로써 검증하였다.
This paper deals with current harmonics and unbalanced source voltages compensation using combined filter system. Filter system consists of a series active filter and parallel passive filters. Passive filters were a traditional method to compensate current harmonics, so those were installed in power system widely. The active filter can be a substitution to improve filtering characteristics and complement drawbacks of the passive filter. The combined system of the active power filter and passive filter can has a better compensation performances and economical goods. The series type active power filter injects compensation voltage into power system by transformers. It's compensation principle is able to applicate for voltage compensation. A new control algorithm for series active filter to compensate current harmonics and unbalanced source voltages is proposed. In the proposed algorithm, a compensation voltage for harmonic reduction is calculated directly by instantaneous reactive power theory, and a compensation voltage for unbalanced source voltage is calculated in based on a synchronous reference frame. By experiments, we show validity of proposed compensation method.
전력전자학회 2001년도 Proceedings ICPE 01 2001 International Conference on Power Electronics
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pp.822-828
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2001
Three-phase four-wire electrical distribution systems are widely employed in manufacturing plants, commercial and residential buildings. Due to the nonlinear loads connected to the distribution system, the neutral conductor carries excessive harmonic currents even under balanced loading since the triplen harmonics in phase currents do not cancel each other. This may result in wiring failure of the neutral conductor and overloading of the distribution transformer. In response to these concerns, a cost-effective neutral current harmonic suppressor system has been proposed [6]. This paper proposes an improved control method for the harmonic suppressor system under unbalanced load conditions. The proposed control method compensates for only the harmonic components in the neutral conductor, and the zero-sequence fundamental component due to unbalanced loading is prevented from flowing through the harmonic suppressor system. This remedies overloading and power loss of the system. The experimental results on a prototype validate the proposed control approach.
Three-phase four-wire electrical distribution systems are widely employed in manufacturing plants, commercial and residential buildings Due to the nonlinear loads connected to the distribution system, the neutral conductor carries excessive harmonic currents even under balanced loading since the triplen harmonics in phase currents do not cancel each other This may result in wiring failure of the neutral conductor and overloading of the distribution transformer In response to these concerns, a cost-effective neutral current harmonic suppressor system has been proposed. This paper proposes an improved control method for the harmonic suppressor system under unbalanced load conditions The proposed control method compensates for only the harmonic components in the neutral conductor, and the zero-sequence fundamental component due to unbalanced loading is prevented from flowing through the harmonic suppressor system This remedies overloading and power loss of the system The experimental results on a prototype validate the proposed control approach.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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