This paper proposes a power conditioning system (PCS) for distributed photovoltaic (PV) applications using an asymmetric cascaded multilevel inverter with a single PV source. One of the main disadvantages of the cascaded multilevel inverters in PV systems is the requirement of multiple isolated DC sources. Using multiple PV strings leads to a compromise in either the voltage balance of individual H-bridge cells or the maximum power point tracking (MPPT) operation due to localized variations in atmospheric conditions. The proposed PCS uses a single PV source with a flyback DC-DC converter to facilitate a reduction of the required DC sources and to maintain the voltage balance during MPPT operation. The flyback converter is used to provide input for low-voltage H-bridge cells which processes only 20% of the total power. This helps to minimize the losses occurring in the proposed PCS. Furthermore, transient analyses and controller design for the proposed PCS in both the stand-alone mode and the grid-connection mode are presented. The feasibility of the proposed PCS and its control scheme have been tested using a 1kW hardware prototype and the obtained results are presented.
LCL filters are widely used in high-order harmonics attenuation of output currents in grid-connected inverters. However, output currents of grid-connected inverters with LCL filters can become unstable because of the resonance of the filters. Given that the characteristics of output currents in inverters mostly depend on filter performance, the exact analysis of filters by considering parasitic components is necessary for both harmonics attenuation and current control. LCL filters have three or four parasitic components: the series and/or parallel resistance of the filter capacitor and the series resistance of the two filter inductors. Most studies on LCL filters have focused on the parasitic components of the filter capacitor. Although several studies have addressed the parasitic components of the filter inductor at the inverter side, no study has yet investigated the concurrent effects of series resistance in both filter inductors in detail. This paper analyzes LCL filters by considering series resistance in both filter inductors; it proposes an active damping method based on the virtual series resistance of LCL filters. The performance of the proposed active damping is then verified through both simulation and experiment using Hardware-in-the-Loop Simulator(HILS).
This paper proposes the dead time effect compensation algorithm using proportional resonant controller in pulse width modulation inverter of motor drive. To avoid a short circuit in the dc link, the dead time of the switch device is surely required. However, the dead time effect causes the phase current distortions, torque pulsations, and degradations of control performance. To solve these problems, the output current including ripple components on the synchronous reference frame and stationary reference frame are analyzed in detail. As a results, the distorted synchronous d-and q-axis currents contain the 6th, 12th, and the higher harmonic components due to the influence of dead time effect. In this paper, a new dead time effect compensation algorithm using proportional resonant controller is also proposed to reduce the output current harmonics due to the dead time and nonlinear characteristics of the switching devices. The proposed compensation algorithm does not require any additional hardware and the offline experimental measurements. The experimental results are presented to demonstrate the effectiveness of the proposed dead time effect compensation algorithm.
This paper describes the development of a new islanding detection method for inverter-based distributed generation systems, which uses a signal cross-correlation scheme between the injected reactive current and the power frequency deviation. The proposed method injects 1% of the reactive current to the rated current which brings about a negligible degradation of the power quality. It discriminates the islanding state, when the calculated cross-correlation index is larger than 0.5. The operational feasibility was verified through computer simulations with PSCAD/EMTDC software and experimental research with a hardware prototype. The proposed method can detect the islanding state without degrading the power quality at the point of common connection. Further study is required to overcome the cancellation of the injected reactive current from multiple distributed generation units interconnected with the utility grid.
본 논문에서는 웨이블렛(Wavelet) 변환을 이용한 태양광 발전시스템의 고장진단에 관한 연구를 수행하였다. 기존에는 추가적인 하드웨어와 센서를 사용하여 인버터의 고장을 진단하는 방법으로, 단가가 상승하고 사양이 바뀔 경우 재설계를 해야 하는 문제점이 있었다. 제안된 방식은 인버터 전류나 전압과 같은 상태변수들을 다단계 변환을 통해 얻어낸 웨이블렛 계수들의 변화를 감지하여 고장의 종류와 부위를 인식하는 방법이다. 정규화 표준 편차를 이용하여 웨이블렛 계수의 변화로부터 정확하고 신속한 고장 진단이 가능하다. 이 방법은 간단한 계산과 고장 유형을 정확하게 예측할 수 있는 장점이 있다. 컴퓨터 시뮬레이션과 제어기 제작을 통한 실험 결과로서 연구의 타당성을 입증하였다.
This paper proposes a droop control scheme to compensate the unbalanced line-to-line voltage of unbalanced 3-phase load which is coupled with two inverter-based distributed generations through unequal impedance lines. Unbalanced line-to-line load voltages occur due to using single-phase loads, which brings about bad effects on the coupled inverters and the distributed generations. In order to compensate the unbalanced line-to-line voltages, a positive sequence voltage control was used for sharing the active and reactive power and a negative sequence control was used for reducing the negative sequence voltage. The feasibility of the proposed scheme was first verified by computer simulations, and then experiments with a hardware set-up built in the lab. The experimental results were compared with the simulation results to confirm the feasibility of the proposed scheme.
The auxiliary power supply system fur passenger service of railway car has been developed from MA(Motor-Alternator) to CVCF Inverter (Static Inverter). Generally, a customer wants to apply tile new control method and device for auxiliary power supply of railcar However, if the auxiliary power supply is supplied to extended existing line, the maintenance cost of the old system is less expensive than new developed system, so, the customer specifies that the auxiliary power supply has compatibility with existing one completely. At that time, the hardware is nearly same as existing system except small changes of accessories for better performance. This paper describes the flicker control using feed-forward method of auxiliary power supply system for new 50 electric railcars, which are delivered to Korean National Railroad (KNR) Kwa-chon Line. The existing power supply system has damping resistor box to stabilize the DC input (1.5 ㎸). At this time, for better system efficiency the new system has not include resistor box but new control method including feed-forward control is applied. This control algorithm realizes the better stabilization of input power compared to the result of the existing system, which includes resistor box
This study analyzes the resonance characteristics caused by the mutual interference between LCL filters and the grid impedance under the parallel operation of the grid-connected inverter using the LCL filter. These characteristics are verified through simulation and experiment. Two inverters are used to connect to the grid in parallel, and the system parameters, including the LCL filter, are set to the same conditions. In the case of inverters running in parallel at the point of common coupling, the presence of grid impedance causes mutual interference between the LCL filters of each inverter, and the deviation of the filter resonance frequency is analyzed to understand the parallel inverter. The correlation between the number of devices and the size of grid impedance is simulated by PSIM and verified by MATLAB. By connecting the real-time digital simulator Typhoon HILS to the DSP 28377 control board, the mutual interference characteristics are tested under the condition of two inverters running in parallel. The experimental and analysis results are the same, indicating the validity of the analysis.
인버터 구동 영구자석 동기전동기에서 고정자 권선과 인버터 스위치에 고장이 존재할 때 동작 중 실시간으로 고장을 검출하고 고장의 유형을 판별할 수 있는 진단 기법이 제시된다. 제안된 기법은 q축 전류의 2차 고조파를 실시간으로 관찰함으로써 이루어지며 고장이 없는 정상 조건에서의 고조파 데이터와 비교를 통해서 고장을 판별한다. 임의의 정상 동작 조건에서의 고조파 데이터는 선형 보간법을 이용해 구해진다. 고장 검출 시 진단 알고리즘은 고장 유형 판별모드로 전환되어 상전류의 파형 분석을 통해 고장의 유형을 판별한다. 제안된 고장 검출 기법의 타당성을 입증하기 위해 내부 권선 단락이 가능한 전동기가 제작되었으며 전체 시스템과 고조파 분석 및 고장 검출 알고리즘이 DSP TMS320F28335에 의해 구현된다. 제안된 방법은 부가적인 진단 장비를 요구하지 않으며 정상상태 조건이 만족된다면 동작 중 실시간으로 고장을 검출할 수 있다.
현재 철도 차량용 공조 시스템은 3상 AC 380V를 입력으로 받아 온/오프 제어만 하고 있어 효율 저감 및 소음 등의 문제점을 가지고 있으며 AC 전원 공급이 차단될 경우 blower 동작이 멈추는 문제점을 가지고 있다. 본 논문에서는 UPS 기능을 갖는 A/C blower용 인버터 시스템을 제안한다. 제안한 인버터 시스템은 입력으로 AC 전원과 DC 전원을 받아서 blower 구동용 유도전동기의 V/F 제어를 하며, CAN통신을 이용하여 속도, 모드 및 Soft-Start 시간 등을 제어한다. 또한 CAN 통신 고장시에는 정비용으로 RS-232통신을 이용해서도 제어할 수 있고 조작자가 직접 하드웨어적으로 제어할 수도 있어 기존의 문제점을 보완할 수 있다. 시뮬레이션과 실험을 통해 제안한 인버터 시스템의 유용성을 입증한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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