In this paper, a novel quasi-direct power control (Q-DPC) scheme based on a resonant frequency adaptive proportional-resonant (PR) current controller with a variable frequency resonant phase locked loop (RPLL) is proposed, which can achieve a fast power response with a unity power factor. It can also adapt to variations of the generator frequency in T-type Three-level shaft synchronous generator (SSG) converters. The PR controller under the static α-β frame is designed to track ac signals and to avert the strong cross coupling under the rotating d-q frame. The fundamental frequency can be precisely acquired by a RPLL from the generator terminal voltage which is distorted by harmonics. Thus, the resonant frequency of the PR controller can be confirmed exactly with optimized performance. Based on an instantaneous power balance, the load power feed-forward is added to the power command to improve the anti-disturbance performance of the dc-link. Simulations based on MATLAB/Simulink and experimental results obtained from a 75kW prototype validate the correctness and effectiveness of the proposed control scheme.
Ahmed G. Abo-Khalil;Lee Dong-Choon;Choi Jong-Woo;Kim Heung-Geun
Journal of Power Electronics
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v.6
no.3
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pp.226-234
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2006
Photovoltaic (PV) generators have nonlinear V-I characteristics and maximum power points which vary with illumination level and temperature. Using a maximum power point tracker (MPPT) with an intermediate converter can increase the system efficiency by matching the PV systems to the load. This paper presents a maximum power point tracker based on fuzzy logic and a control scheme for a single-phase inverter connected to the utility grid. The fuzzy logic controller (FLC) provides an adaptive nature for system performance. Also the FLC provides excellent features such as fast response, good performance and the ability to change the fuzzy parameters to improve the control system. A single-phase AC-DC inverter is used to connect the PV system to the grid utility and local loads. While a control scheme is implemented to inject the PV output power to the utility grid at unity power factor and reduced harmonic level. The simulation results have shown the effectiveness of the proposed scheme.
The Transactions of the Korean Institute of Power Electronics
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v.12
no.4
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pp.300-309
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2007
In this paper, a grid-interactive photovoltaic (PV) system with the function of the power quality improvement is presented. The proposed system requires only one current-controlled voltage source inverter, which control the current flow at low total harmonic distortion and unity power factor, as well as simultaneously provide reactive power support. The proposed system operation has been divided into two modes (sunny and night). In night mode, the system operates to compensate the reactive power demanded by nonlinear or variation in loads. In sunny mode, the system performs power quality control (PQC) to reduce harmonic current and to improve power factor as well as maximum power point tracking (MPPT) to supply active power from the PV arrays, simultaneously. To verify the proposed system a comprehensive evaluation included simulation and experimental results are presented.
Journal of the Microelectronics and Packaging Society
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v.15
no.3
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pp.19-25
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2008
In this paper, author proposes a novel step-up AC-DC chopper operated with power factor correction(PFC) and with high efficiency. The proposed chopper behaves with discontinuous current control(DCC) of input current. The input current waveform in the proposed chopper is got to be a discontinuous sinusoid form in proportion to magnitude of ac input voltage under the constant duty cycle switching. Therefore, the input power factor is nearly unity and the control method is simple. In the general DCC chopper, the switching devices are turned-on with the zero current switching, but turn-off of the switching devices is switched at current maximum value. To achieve a soft switching of the switching rum-off, the proposed chopper is used a new partial resonant circuit. The result is that the switching loss is very low and the efficiency of chopper is high.
Journal of the Korea Society of Computer and Information
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v.28
no.12
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pp.231-238
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2023
For boost PFC (Power Factor Correction) converters, various control methods are being studied to achieve unity power factor and low THD (Total Harmonic Distortion) of AC input current. Among them, average current mode control, which controls the average value of the inductor current to follow the current reference, is the most widely used. However, nowadays, as advanced digital control becomes possible with the development of digital processors, predictive control of boost PFC converters is receiving attention. Predictive control is classified into predictive current mode control, which generates duty in advance using a predictive algorithm, and model predictive current control, which performs switching operations by selecting a cost function based on a model. Therefore, this paper simply explains the average current mode control, predictive current mode control, and model predictive current control of the boost PFC converter. In addition, current control under entire load and disturbance conditions is compared and analyzed through simulation.
This paper presents a novel type soft switching PWM power frequency AC-AC converter using bidirectional active switches or single phase utility frequency AC-high frequency AC matrix converter. This converter can directly convert utility frequency AC (UFAC, 50Hz/60Hz) power to high frequency AC (HFAC) power ranging more than 20kHz up to 100kHz. A novel soft switching PWM prototype of high frequency multi-resonant PWM controlled UFAC-HFAC matrix converter using antiparallel one-chip reverse blocking IGBTs manufactured by IXYS corp. is based on the soft switching resonance with asymmetrical duty cycle PWM strategy. This single phase UFAC-HFAC matrix converter has some remarkable features as electrolytic capacitor DC busline linkless topology, unity power factor correction and sine-wave line current shaping, simple configuration with minimum circuit components, high efficiency and downsizing. This series load resonant UFAC-HFAC matrix converter, incorporating bidirectional active power switches is developed and implemented for high efficiency consumer induction heated food cooking appliances in home uses and business-uses. Its operating performances as soft switching operating ranges and high frequency effective power regulation characteristics are illustrated and discussed on the basis of simulation and experimental results.
Seo, Hyun-Woo;Kwon, Jung-Min;Kim, Eung-Ho;Kwon, Bong-Hwan
The Transactions of the Korean Institute of Power Electronics
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v.13
no.2
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pp.119-127
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2008
In this paper, the modular line-connected photovoltaic PCS (photovoltaic power conditioning system) is proposed. A step-up DC-DC converter using a active-clamp circuit and a dual series-resonant rectifier is proposed to achieve a high efficiency and a high input-output voltage ratio efficiently. An IncCond (incremental conductance) MPPT (maximum power point tracking) algorithm that improves MPPT characteristic is used. The PV module current is estimated without using a DC current sensor. By control a inverter using a linearized output current controller, a unity power factor is achieved. All algorithms and controllers are implemented on a single-chip microcontroller and the superiority of the proposed DC-DC converter and controllers is proved by experiments.
This paper proposes a novel current-based maximum power point tracking (CMPPT) method for a single-phase photovoltaic power conditioning system (PV PCS) by using a modified incremental conductance method. The CMPPT method simplifies the entire control structure of the power conditioning system and uses an inherent current source characteristic of solar cell arrays. Therefore, it exhibits robust and fast response under a rapidly changing environmental condition. Digital phase locked loop technique using an all-pass filter is also introduced to detect the phase of grid voltage, as well as the peak voltage. Controllers of dc/dc boost converter, dc-link voltage, and dc/ac inverter are designed for coordinated operation. Furthermore, a current control using a pseudo synchronous d-q transformation is employed for grid current control with unity power factor. A 3 kW prototype PV PCS is built, and its experimental results are given to verify the effectiveness of the proposed control schemes.
El-naggar, Mohammed Fathy;Elgammal, Adel Abdelaziz Abdelghany
Journal of Electrical Engineering and Technology
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v.13
no.2
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pp.742-751
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2018
Electric vehicles (EV) are emerging as the future transportation vehicle reflecting their potential safe environmental advantages. Vehicle to Grid (V2G) system describes the hybrid system in which the EV can communicate with the utility grid and the energy flows with insignificant effect between the utility grid and the EV. The paper presents an optimal power control and energy management strategy for Plug-In Electric Vehicle (PEV) charging stations using Wind-PV-FC-Battery renewable energy sources. The energy management optimization is structured and solved using Multi-Objective Particle Swarm Optimization (MOPSO) to determine and distribute at each time step the charging power among all accessible vehicles. The Model-Based Predictive (MPC) control strategy is used to plan PEV charging energy to increase the utilization of the wind, the FC and solar energy, decrease power taken from the power grid, and fulfil the charging power requirement of all vehicles. Desired features for EV battery chargers such as the near unity power factor with negligible harmonics for the ac source, well-regulated charging current for the battery, maximum output power, high efficiency, and high reliability are fully confirmed by the proposed solution.
This paper presents the application of a single phase AC-to-DC converter using a three-phase series parallel (SPRC) resonant converter to variable speed dc-drive. The improved power quality converter gives the input power factor unity over a wide speed range, reduces the total harmonic distortion (THD) of ac input supply current, and makes very low ripples in the armature current and voltage waveform. This soft-switching converter not only possesses the advantages of achieving high switching frequencies with practically zero switching losses but also provides full ranges of voltage conversion and load variation. The proposed drive system is the most appropriate solution to preserve the present separately excited de motors in industry compared with the use of variable frequency ac drive technology. The simulation and experimental results are presented for variable load torque conditions. The variable frequency control scheme is implemented using a DSP- TMS320LF2402. This control reduces the switching losses and current ripples, eliminates the EMI and improves the efficiency of the drive system. Experimental results confirm the consistency of the proposed approach.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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