Khan, Reyyan Ahmad;Ashraf, Muhammad Noman;Choi, Woojin
Proceedings of the KIPE Conference
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2017.11a
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pp.7-8
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2017
The Phase-Locked Loop (PLL) is widely used in grid-tie inverter applications to achieve the synchronization between the inverter and the grid. However, its performance is deteriorated when the grid voltage is not pure sinusoidal due to the harmonics and the frequency deviation. Therefore it is important to design a high performance phase-locked loop (PLL) for the single phase inverter applications to guarantee the quality of the inverter output. In this paper a simple method to improve the performance of the PLL for the single phase inverter is proposed. The proposed PLL is able to accurately estimate the fundamental frequency component of the grid voltage even in the presence of harmonic components. In additional its transient response is fast enough to track a change in grid voltage within two cycles of the fundamental frequency. The effectiveness of the proposed PLL is confirmed through the PSIM simulation and experiments.
The Transactions of the Korean Institute of Power Electronics
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v.23
no.4
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pp.231-239
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2018
The phase-locked loop (PLL) is widely used in grid-tie inverter applications to achieve a synchronization between the inverter and the grid. However, its performance deteriorates when the grid voltage is not purely sinusoidal due to the harmonics and the frequency deviation. Therefore, a high-performance PLL must be designed for single-phase inverter applications to guarantee the quality of the inverter output. This paper proposes a simple method that can improve the performance of the PLL for the single-phase inverter under a non-sinusoidal grid voltage condition. The proposed PLL can accurately estimate the fundamental frequency and theta component of the grid voltage even in the presence of harmonic components. In addition, its transient response is fast enough to track a grid voltage within two cycles of the fundamental frequency. The effectiveness of the proposed PLL is confirmed through the PSIM simulation and experiments.
Journal of the Korea Institute of Information and Communication Engineering
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v.9
no.3
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pp.582-586
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2005
This paper presents a new structure of Phase Locked Loop(PLL) which changes its loop bandwidth according to the locking status. The proposed PLL consists of a conventional PLL and, Locking Status Indicator(LSI). The LSI decides the operating bandwidth of loop filler. When the PLL becomes out of lock, the PLL increases the loop bandwidth and achieves fast locking. When the PLL becomes in-lock, this PLL decreases the loop bandwidth and minimizes phase noise output. The PLL can achieve fast locking and low phase noise output at the same time. Proposed PLL's locking time is less than $40{\mu}s$ and spur is 76.1dBc. It is simulated by HSPICE in a Hynix CMOS $0.35{\mu}m$ Process.
This paper proposes a new islanding detection method for inverter-interfaced distributed generators (DG). To detect islanding conditions, this paper calculates the phase angle variation of the system voltage by using the phase-locked loop (PLL) in the inverter controllers. Because almost all inverter systems are equipped with the PLL, the implementation of this method is fairly simple and economical for inverter-interfaced DGs. The detection time can also be shortened by reducing communication delay between the relays and the DGs. The proposed method is based on the fact that islanding conditions result in the frequency and voltage variation of the islanded area. The variation depends on the amount of power mismatch. To improve the accuracy of the detection algorithm, this paper injects small low-frequency reactive power mismatch to the output power of DG.
The PLL(Phase-Locked Loop) techniques re employed to make the switching frequency of a resonant inverter follow the resonant frequency which may vary due to the load variations during operation. The conventional design guide of PLL is not suitable in these case since the inverter characteristics are not considered. In this paper the phase characteristics of a resonant inverter is analysed and added to the closed loop. And the design of PLL with digital phase detector is illustrated for the output frequency to track the resonant frequency of the inverter.
The Transactions of the Korean Institute of Power Electronics
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v.9
no.4
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pp.356-363
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2004
This paper presents a precision voltage control technique of a single phase PWM inverter for a constant voltage and constant frequency(CVCF) applications. The proposed control scheme employs an additional phase-locked loop(PLL) compensator which is constructed using the output capacitor voltage and current. The computer simulation and experiment are carried out for the actual single-phase PWM inverter and it is well demonstrated from these results that the steady-state performance and total harmonic distortion(THD) are remarkably improved by employing the proposed technique.
The Transactions of the Korean Institute of Power Electronics
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v.24
no.3
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pp.169-180
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2019
Grid codes for grid-connected inverters are essential considerations for bulk grid systems. In particular, a low-voltage ride-through (LVRT) function, which can contribute to the grid system's stabilization with the occurrence of voltage sag, is required by such inverters. However, when the grid voltage is under zero-voltage condition due to a grid accident, a zero-voltage ride-through (ZVRT) function is required. Grid-connected inverters typically have phase-locked loop (PLL) control to synchronize the phase of the grid voltage with that of the inverter output. In this study, the LVRT regulations of Germany, the United States, and Japan are analyzed. Then, three major PLL methods of grid-connected single-phase inverters, namely, notch filter-PLL, dq-PLL using an active power filter, and second-order generalized integrator-PLL, are reviewed. The proposed PLL method, which controls inverter output under ZVRT condition, is suggested. The proposed PLL operates better than the three major PLL methods under ZVRT condition in the simulation and experimental tests.
This paper presents a new dual loop control using novel vector phase locked loop(VP-PLL) for a high power static var compensator(SVC) with three-level GTO voltage source inverter(VSI). Through circuit DQ-transformation, a simple dq-axis equivalent circuit is obtained. From this, DC analysis is carried out to obtain maximum controllable phase angle ${\alpha}_{max}$ per unit current between the three phase source and the switching function of inverter, and AC open-loop transfer function is given. Because ${\alpha}_{max}$ becomes small in high power SVC, this paper proposes VP-PLL for more accurate $\alpha$-control. As a result, the overall control loop has dual loop structure, which consists of inner VP-PLL for synchronizing the phase angle with source and outer Q-loop for compensating reactive power of load. Finally, the validity of the proposed control method is verified through the experimental results.
Resonant converters are well suited for induction heating (IH) applications due to their advantages such as efficiency and power density. The control systems of these appliances should provide smooth and wide power control with fewer losses. In this paper, a simple phase locked loop (PLL) based variable duty cycle (VDC) pulse density modulation (PDM) power control scheme for use in class-D inverters for IH loads is proposed. This VDC PDM control method provides a wide power control range. This control scheme also achieves stable and efficient Zero-Voltage-Switching (ZVS) operation over a wide load range. Analysis and modeling of an IH load is done to perform a time domain simulation. The design and output power analysis of a class-D inverter are done for both the conventional pulse width modulation (PWM) and the proposed PLL based VDC PDM methods. The control principles of the proposed method are described in detail. The validity of the proposed control scheme is verified through MATLAB simulations. The PLL loop maintains operation closer to the resonant frequency irrespective of variations in the load parameters. The proposed control scheme provides a linear output power variation to simplify the control logic. A prototype of the class-D inverter system is implemented to validate the simulation results.
The Transactions of the Korean Institute of Power Electronics
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v.20
no.1
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pp.72-80
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2015
In distributed generation systems, a grid-connected inverter should operate with synchronization to grid voltage. Considering that synchronization requires the phase angle of grid voltage, a phase locked loop (PLL) scheme is often used. The synchronous reference frame phase locked loop (SRF-PLL) is generally known to provide reasonable performance under ideal grid voltage. However, this scheme indicates performance degradation under the harmonic distorted or unbalanced grid voltage condition. To overcome this limitation, this paper proposes a phase and harmonic detection method of grid voltage using fast Fourier transform (FFT). To reduce the calculation time of FFT algorithm, minimum sampling data is taken from the voltage measurement to determine the phase angle and the magnitude of harmonic components. An experimental test setup for a grid-connected inverter system has been constructed. By comparative simulations and experiments under various abnormal grid voltage conditions, the proposed scheme has been proven to effectively track the phase angle of the grid voltage.
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