The Transactions of the Korean Institute of Power Electronics
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v.20
no.1
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pp.19-30
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2015
A static synchronous compensator (STATCOM) applied to rapidly changing, highly unbalanced loads such as electric arc furnaces (EAFs), requires both positive-sequence and negative-sequence current control, which indicates fast response characteristics and can be controlled independently. Furthermore, a delta-connected STATCOM with cascaded H-bridge configuration accompanying multiple separate DC-sides, should have high performance zero-sequence current control to suppress a phase-to-phase imbalance in DC-side voltages when compensating for unbalanced load. In this paper, actual EAF data is analyzed to reflect on the design of current controllers and a pioneering zero-sequence current controller with a superb transient performance is devised, which generates an imaginary -axis component from the presumed response of forwarded reference. Via simulation and experiments, the performance of the positive, negative, and zero-sequence current control of a cascaded H-bridge STATCOM for EAF is verified.
The circulating current control within the phase legs is one of the main control objectives in a modular multilevel converter (MMC) under different operating conditions. This paper proposes a control strategy of circulating currents in the MMC under unbalanced voltage by using a proportional-resonant (PR) controller. Under the unbalanced voltage, the circulating currents in the MMC consists of three components such as positive-sequence, negative-sequence, and zero-sequence circulating currents. With the PR controller, all components of the circulating current will be directly controlled in the stationary reference frame without decomposing into positive- and negative-sequence components. Thus, the ripples in the circulating currents and the DC current are suppressed under the unbalanced voltage. The effectiveness of the proposed method is verified by simulation results based on PSCAD/EMTDC simulation program.
This paper proposes a point of common coupling (PCC) voltage compensation algorithm using a current limitation strategy for use in distributed generation (DG). The proposed strategy maintains the PCC voltage by prioritizing currents when an output current reference is larger than the current capacity of the power condition system (PCS) of the DG. With this strategy, the DG outputs the active current, reactive current, and the negative sequence current. The DG uses the reactive current for maintaining the PCC voltage within a normal range; the negative sequence current is used for reducing the PCC voltage unbalance. The proposed method was verified using PSIM simulation and experimental results.
This paper presents the current limit strategy of voltage controller of delta-connected H-bridge static synchronous compensator (STATCOM) under an unbalanced voltage fault event. When phase to ground fault happens, the feasibility to heighten the magnitude of sagging phase voltage is considered by using symmetric transformation method in delta-structure STATCOM. And the efficiency to cover the maximum physical current limit of switching device is considered by using vector analysis method that calculate the zero sequence current for balancing the cluster energy in delta connected H-bridge STATCOM. The result is simple and obvious. Only positive sequence current has to be used to support the unbalanced voltage sag. Although the relationship between combination of the negative sequence voltage with current and zero sequence current is nonlinear, the more negative sequence current is supplying, the larger zero sequence current is required. From the full-model STATCOM system simulation, zero sequence current demand is identified according to a ratio of positive and negative sequence compensating current. When only positive sequence current support voltage sag, the least zero sequence current is needed.
The Transactions of the Korean Institute of Power Electronics
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v.27
no.4
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pp.283-290
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2022
This study proposes a voltage control scheme in a synchronous reference frame to improve the dynamic characteristics of double-conversion UPSs. UPSs need to control positive and negative sequence voltage, so that positive and negative sequence extractors are generally used to obtain each sequence of the voltage and current. Voltage and current controllers for each sequence are implemented. However, the extractor causes considerable delay, and the delay restricts the control performance, especially for the current controller. To improve the dynamics of the current controller, the proposed scheme adopts a unified current controller without separating positive and negative sequences. By using discrete-time current controller, the control bandwidth can be extended significantly so that negative sequence current can be controlled. To enhance the performance, an additional feed-forward technique for output voltage regulation is proposed. The validity of the proposed controller is verified by experiments.
Kim, Si-Hwan;Kim, June-Sung;Kim, Rae-Young;Cho, Jin-Tae;Kim, Seok-Woong
Journal of Electrical Engineering and Technology
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v.13
no.6
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pp.2319-2328
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2018
This paper introduces a control method for a transformerless MMC-HVDC system. The proposed method can effectively control the grid currents of the MMC-HVDC system under unbalanced grid conditions such as a single line-to-ground fault. The proposed method controls the currents of the positive sequence component and the negative sequence component without separating algorithms. Therefore, complicated calculations for extracting the positive sequence and the negative sequence component are not required. In addition, a control method to regulate a zero sequence component current under unbalanced grid conditions in the transformerless MMC-HVDC system is also proposed. The validity of the proposed method is verified through PSCAD/EMTDC simulation.
This paper presents a control method for reducing the current distortion in an indirect matrix converter (IMC) operating in boost mode under unbalanced input conditions. IMCs operating in boost mode are useful in distributed generation (DG) systems. They are connected with renewable energy systems (RESs) and the grid to transmit the power generated by the RES. However, under unbalanced voltage conditions of the RES, which is connected with the input stage of the IMC operating in boost mode, the input-output currents are distorted. In particular, the output current distortions cause a ripple of the power, which is transferred to the grid. This aggravates the reliability and stability of the DG system. Therefore, in this paper, a control method using positive/negative sequence voltages and currents is proposed for reducing the current distortion of both side in IMCs operating in boost mode. Simulation and experimental results have been presented to validate effectiveness of the proposed control method.
A single phase to three phase power converter with cost effective and simple structure is proposed. The converter consists of rectifier and inverter. The rectifier is composed of a half wave rectifier, a dc link capacitor, and a current limiting inductor, and the inverter is of only two switches with PWM control. For negative sequence operation the inverter output voltage leads the line input by $60^{\circ}$, and for positive sequence operation the inverter output voltage leads by $60^{\circ}$. We can see that positive sequence operation shows higher output voltage, slight harmonic distortion(2%), and better performances such as high efficiency and high power factor. A mathematical model for system analysis is provided, and specifications for selection and control scheme both for start-up and for steady state are analyzed. comparison and operational limits of positive and negative sequence operation are performed, and simulations and experiments are executed to verify the proposed.
The Transactions of The Korean Institute of Electrical Engineers
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v.64
no.9
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pp.1315-1322
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2015
This paper proposes an active islanding detection method for the BESS (Battery Energy Storage System) with 3-phase inverter which is connected to the AC grid. The proposed method adopts the DDSRF (Decoupled Double Synchronous Reference Frame) PLL (Phase Locked-Loop) so that the independent control of positive-sequence and negative-sequence current is successfully carried out using the detected phase angle information. The islanding state can be detected by sensing the variation of negative-sequence voltage at the PCC (Point of Common Connection) due to the injection of 2-3% negative-sequence current from the BESS. The proposed method provides a secure and rapid detection under the variation of negative-sequence voltage due to the sag and swell. The feasibility of proposed method was verified by computer simulations with PSCAD/EMTDC and experimental analyses with 5kW hardware prototype for the benchmark circuit of islanding detection suggested by IEEE 1547 and UL1741. The proposed method would be applicable for the secure detection of islanding state in the grid-tied Microgrid.
This paper proposes a virtual flux (VF) and positive-sequence power based control strategy to improve the performance of grid-interfaced three-phase voltage source converters against unbalanced and distorted grid conditions. By using a second-order generalized integrator (SOGI) based VF observer, the proposed strategy achieves an AC voltage sensorless and grid frequency adaptive control. Aiming to realize a balanced sinusoidal line current operation, the fundamental positive-sequence component based instantaneous power is utilized as the control variable. Moreover, the fundamental negative-sequence VF feedforward and the harmonic attenuation ability of a sequence component generator are employed to further enhance the unbalance regulation ability and the harmonic tolerance of line currents, respectively. Finally, the proposed scheme is completed by combining the foregoing two elements with a predictive direct power control (PDPC). In order to verify the feasibility and validity of the proposed SOGI-VFPDPC, the scenarios of unbalanced voltage dip, higher harmonic distortion and grid frequency deviation are investigated in simulation and experimental studies. The corresponding results demonstrate that the proposed strategy ensures a balanced sinusoidal line current operation with excellent steady-state and transient behaviors under general grid conditions.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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