Irfan, Mohammad Sameer;Shin, Jong-Hyun;Park, Joung-Hu
Journal of Electrical Engineering and Technology
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v.13
no.2
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pp.677-687
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2018
This paper presents a novel power decoupling control scheme with the bidirectional buck-boost converter for primary-side regulation photovoltaic (PV) micro-inverter. With the proposed power decoupling control scheme, small-capacitance film capacitors are used to overcome the life-span and reliability limitations of the large-capacitance electrolytic capacitors. Then, an improved flyback PV inverter is employed in continuous conduction mode with primary-side regulation for the PV power conditioning. The proposed power-decoupling controller shares the reference for primary side current regulation of the flyback PV inverter. The decoupling controller shapes the input current of the bidirectional buck-boost converter. The shared reference eliminates the phase-delay between the input current to the bidirectional buck-boost converter and the double frequency current at the PV primary current. The elimination of the phase-delay in dynamic response enhances the ripple rejection capability of the power decoupling buck-boost converter even with small film capacitor. With proposed power decoupling control scheme, the additional advantage of the primary-side regulation of flyback PV inverter is that there is no need to have an extra current sensor for obtaining the ripplecurrent reference of the decoupling current-controller of the power-decoupling buck-boost converter. Therefore, the proposed power decoupling control scheme is cost-effective as well as the size benefit. A new transient analysis is carried out which includes the source voltage dynamics instead of considering the source voltage as a pure voltage source. For verification of the proposed control scheme, simulation and experimental results are presented.
The current control for interior permanent magnet machines is more complicate than surface permanent magnet machine because of its torque characteristic depending on the reluctance. For high performance torque control, it requires state decoupling between the d-current and q-current dynamics. However the variation of the inductances, which couples the state dynamics of the currents, makes the state decoupling difficult. So some decoupling methods have developed to cope this variations and each current can be regulated independently. This paper presents a novel approach for fully decoupling the states cross-coupling using parameter adaptation. The adaptation method is based on the error between reference currents and the currents with state decoupling which have to follow the references. This method is more object-oriented than the other online parameter estimation methods in IPM machine and other electrical machines
Journal of the Korean Institute of Illuminating and Electrical Installation Engineers
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v.21
no.8
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pp.151-159
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2007
This paper proposes a improved decoupling current control algorithms using a compensator to enhance the robustness to the stator inductance error. And the compensator composed from a d-axis current error for sensing change of the real stator inductance can match the estated stator inductance to the real stator inductance. A great advantage of this algorithms is more robust than feedforward decoupling current control or dynamic decoupling control. So it looks suitable to the practical applications where the exact parameters are unknown. Though simulation and experimental results with 1[kW] prototype PMSM and TMS320F2812 board for motor control, we show that the proposed controller achieves the desired performance.
Park, Jee-Ho;Heo, Tae-Won;Shin, Dong-Ryul;Roh, Tae-Kyun;Woo, Jung-In
The Transactions of the Korean Institute of Electrical Engineers B
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v.49
no.4
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pp.246-255
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2000
This paper deals with a novel full digital control method of the three-phase PWM inverter for UPS. The voltage and current of output filter capacitor as state variables are the feedback control input. In addition, a double deadbeat control consisting of a d-q current minor loop and a d-q voltage major loop, both with precise decoupling, have been developed. The switching pulse width modulation based on SVM is adopted so that the capacitor current should be exactly equal to its reference current. In order to compensate the calculation time delay, the predictive control is achieved by the current·voltage observer. The load prediction is used to compensate the load disturbance by disturbance observer with deadbeat response. The experimental results show that the proposed system offers an output voltage with THD less than 2% at a full nonlinear load.
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.
The Transactions of The Korean Institute of Electrical Engineers
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v.65
no.10
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pp.1648-1654
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2016
This paper analyzes complex vector current control for the enhanced cross-coupling compensation in accordance with parameter variation in grid-connected inverter system, and verifies through simulation and experiment. Complex vector current control is performed in the synchronous reference frame through d-q transformation. It generates cross-coupling components with rotating nominal angular frequency. In general, cross-coupling elements are compensated by decoupling terms added to output of conventional decoupling PI controller. But, it is impossible to compensate them perfectly which transient response is especially deteriorated such as large overshoot and slow tracking, when variation of grid impedance or measurement error occurs. However, complex vector current control can improve stability and response characteristic of current control regardless of the situation as before. Decoupling controller and complex vector controller are represented through complex forms, and these controllers are analyzed by using frequency response in s-domain, respectively. It is verified that complex vector controller has more superior response characteristic than decoupling controller through MATALB, PSIM and experimental in 5kW grid-connected inverter when L filter parameter is varied from 1.1mH to increase double, 2.2mH.
This paper proposed a novel double closed control strategy for single-phase voltage source pulse width modulation (PWM) rectifier based on active disturbance rejection control (ADRC) and dq current decoupling control. First, the mathematical model of the single-phase PWM rectifier in the d-q axis synchronous rotating reference frame is established by constructing a virtual component using a second-order generalized integrator (SOGI). Then, the mathematical model is simplified according to the active power conservation, and the first-order equation of single-phase PWM rectifier voltage outer loop is acquired. A linear auto-disturbance rejection controller is used to design the voltage outer loop according to the first-order equation. Finally, the proposed control strategy and the traditional PI control are compared and verified by simulation and physical experiments. Both simulation and experimental results confirm that the proposed control strategy has excellent dynamic performance and strong rejection ability to disturbances.
Kim, Min-Chan;Park, Seung-Kyu;Yoon, Seong-Sik;Kwak, Gun-Pyong;Park, Young-Hwan
Journal of the Korea Institute of Information and Communication Engineering
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v.13
no.3
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pp.514-521
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2009
The current control for Interior-mounted Permanent Magnet Motor(IPM Motor) is more complicate than Surface-mounted Permanent magnet Motor(SPM Motor) because of its torque characteristic depending on the reluctance. For high performance torque control, it requirs state decoupling between d-axis current and q-axis current dynamics. However the variation of the inductances, which couples the state dynamics of the currents, makes the state decoupling difficult. So some decoupling methods have developed to cope this variation and each current can be regulated independently. This paper proposes a novel approach for fully decoupling the states cross-coupling using sliding mode control with virtual state for IPM Motor. As a result, in spite of the parameter uncertainty and disturbance, the proposed sliding surface can have the dynamics of nominal system controlled by PI controller.
With power level of grid-connected converters rising, the switching frequency of the switching devices is commonly greatly reduced to improve its power capacity. However, this results in serious couplings of the dq current components, which leads to degradation of the static and dynamic performances of grid-connected converters and fluctuations of the reactive power in dynamic processes. In this paper, complex vector models under low switching frequency are established for an L/LCL grid-connected converter, and the relationship between the switching frequency and the coupling degree is analyzed. In addition, a series decoupling current control strategy is put forward. It is shown that the proposed control strategy can eliminate the couplings, improve the performances and have good robustness to parameter variations through static and dynamic characteristics analyses and a sensitivity analysis. Experimental and simulation results also verify the correctness of the theoretical analyses and the superiority of the proposed control strategy.
This paper presents a discrete state-space controller using state feedback control and feed-forward decoupling to provide a desirable control bandwidth and control stability for dynamic voltage restorers (DVR). The paper initially discusses three typical applications of a DVR. The load-side capacitor DVR topology is preferred because of its better filtering capability. The proposed DVR controller offers almost full controllability because of the multi-feedback of state variables, including one-beat delay feedback. Feed-forward decoupling is usually employed to prevent disturbances of the load current and source voltage. Directly obtaining the feed-forward paths of the load current and source voltage in the discrete domain is a complicated process. Fortunately, the full feed-forward decoupling strategy can be easily applied to the discrete state-space controller by means of continuous transformation. Simulation and experimental results from a digital signal processor-based system are included to support theoretical analysis.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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