This study analyzes the mathematical relationship between DC-link voltage and system parameters for shunt active power filters (APFs). Analysis and mathematical deduction are used to determine the required minimum DC-link voltage for APF. A novel adaptive DC-link voltage controller for the three-phase four-wire shunt APF is then proposed. In this controller, the DC-link voltage reference value will be maintained at the required minimum voltage level. Therefore, power consumption and switching loss will effectively decrease. The DC-link voltage can also adaptively yield different DC-link voltage levels based on different harmonic currents and grid voltage levels and thus avoid the effects of harmonic current and grid voltage fluctuation on compensation performance. Finally, representative simulation and experimental results in a three-phase four-wire center-split shunt APF are presented to verify the validity and effectiveness of the minimum DC-link voltage design and the proposed adaptive DC-link voltage controller.
This study investigates the inherent influence of a DC-link voltage controller on both DC-link voltage control and the compensation performance of a three-phase, four-wire shunt active power filter (APF). A nonlinear variable-parameter DC-link voltage controller is proposed to satisfy both the dynamic characteristic of DC-link voltage control and steady-state compensation performance. Unlike in the conventional fixed-parameter controller, the parameters in the proposed controller vary according to the difference between the actual and the reference DC-link voltages. The design procedures for the nonlinear voltage controller with variable parameters are determined and analyzed so that the proposed voltage controller can be designed accordingly. Representative simulation and experimental results for the three-phase, four-wire, center-spilt shunt APF verify the analysis findings, as well as the feasibility and effectiveness of the proposed DC-link voltage controller.
The three-phase four-wire shunt active power filter (APF) is an effective method to solve the harmonic problem in three-phase four-wire power systems. In addition, it has two possible topologies, a four-leg inverter and a three-leg inverter with a split-capacitor. There are some studies investigating DC-link voltage control in three-phase four-wire APFs. However, when compared to the four-leg inverter topology, maintaining the balance between the DC-link upper and lower capacitor voltages becomes a unique problem in the three-leg inverter with a split-capacitor topology, and previous studies seldom pay attention to this fact. In this paper, the influence of the balance between the two DC-link voltages on the compensation performance, and the influence of the voltage balance controller on the compensation performance, are analyzed. To achieve the balance between the two DC-link capacitor voltages, and to avoid the adverse effect the voltage balance controller has on the APF compensation performance, a new DC-link voltage balance control strategy for the three-phase four-wire split-capacitor APF is proposed. Representative simulation and experimental results are presented to verify the analysis and the proposed DC-link voltage balance control strategy.
This paper proposes a power feedforward technique for the performance improvement of DC-link voltage control in the dynamic voltage restorer (DVR). The DC-link Voltage is able to be unstable for an instant owing to any change in the load and voltage sag. The distortion of the DC-link voltage leads to the negative influence on the performance of DVR. To mitigate the distortion of the DC-link voltage, the power feedforward component is calculated by the load power and the grid voltage, and then it is added to the reference current of the conventional DC-link voltage controller. By including output power feedforward component on the DC-link controller, the DC-link voltage can settle down more quickly than when the conventional DC-link voltage controller applied. The proposed technique was validated through the simulation and experimental results.
Single phase converters suffer from ripple power pulsating at twice the line frequency. The ripple power is usually absorbed by a bulky capacitor bank and/or a dedicative LC resonant link, resulting in a low power density and a high cost. An alternative solution is using a dc link active power filter (APF) to direct the pulsating power into another energy-storage component. The main dc link filter capacitor can then be reduced substantially. Based on a mainstream dc APF topology, this paper proposed a new control strategy incorporating both dual-loop control and repetitive control. The circuit parameter design is also re-examined from a control point of view. The proposed APF scheme has better control performance, and is more suited for high power applications since it works in CCM and with a low switching frequency.
Recently, we use a static synchronous compensator(STATCOM) with cascaded H-bride topologies, because it is easy to increase capacity and to reduce total harmonic distortion(THD). When we use equipment for reactive power compensation, dc-link voltage unbalances occur from several reasons although loads are balanced. In the past, switching pattern change of single phase inverter and reference voltage magnitude change of inverter equipped with power sensor have been used for dc-link voltage balance. But previous methods are more complicated and expensive because of additional component costs. Therefore, this paper explains reasons of dc-link voltage unbalance and proposes solution. This solution is complex method that is composed of reference voltage magnitude change of inverter without additional hardware and shifted phase angle of inverter reference voltages change. It proves possibility through 1000[KVA] system simulation.
This paper presents an interleaving scheme for parallel-connected power systems to reduce the DC-link current ripple. A paralleled generator system generates current ripple by the Pulse Width Modulation (PWM) of each generator side converter. The current ripple in the DC-link degrades the efficiency of the whole generator system and decreases the lifetime of the DC-link capacitors. To mitigate these issues, the expression of the DC-link current is derived by a double-integral Fourier analysis while considering the modulation schemes. Optimized interleaving angles for the parallel generator system are obtained based on an analysis to minimize the dominant current harmonics component. Finally, the proposed interleaving scheme reduces the RMS value of the DC-link current ripple. Simulation and experimental results verify the effectiveness of the proposed interleaving scheme.
In this study, a novel reactive power control scheme is proposed to supply stable reactive power to the distribution line by compensating a ripple voltage of DC link. In a single-phase system, a magnitude of second harmonic is inevitably generated in the DC link voltage, and this phenomenon is further increased when the capacity of DC link capacitor decreases. Reactive power control was performed by controlling the d-axis current in the virtual synchronous reference frame, and the voltage control for maintaining the DC link voltage was implemented through the q-axis current control. The proposed method for compensating the ripple voltage was classified into three parts, which consist of the extraction unit of DC link voltage, high pass filter (HPF), and time delay unit. HPF removes an offset component of DC link voltage extracted from integral, and a time delay unit compensates the phase leading effect due to the HPF. The compensated DC voltage is used as feedback component of voltage control loop to supply stable reactive power. The performance of the proposed algorithm was verified through simulation and experiments. At DC link capacitance of 375 uF, the magnitude of ripple voltage decreased to 8 Vpp from 74 Vpp in the voltage control loop, and the total harmonic distortion of the current was improved.
다중 엑세스 포인트 환경에서 전송전력과 최적의 엑세스 포인트를 선택하는 문제를 연구한다. 본 연구는 지난 연구결과를 확장하여 TA 링크와 AT 링크에서 전송전력과 엑세스 포인트를 함께 최적화한다. 목적은 모든 단말이 요구하는 최소의 신호대 간섭비를 유지하면서, 총 전송전력을 최소화하는 것이다. TA 링크와 AT 링크 모두에서 제안하는 반복적 기법을 통해서 최적화된 결과값에 수렴함을 증명한다. 실험결과를 통해 1) 전송전력과 엑세스 포인트를 동시에 최적화하는 방법이 전송전력만을 최적화하는 방법보다 전송전력 소모에 이득이 있음을 확인하였다. 또한, 2) 다중 엑세스 포인트 환경에서는 TA 링크와 AT 링크에서의 알고리즘의 결과값인 전송전력 벡터와 엑세스 포인트 벡터는 쌍대성이 성립하지 않음을 확인하였다.
A phase shift algorithm based on the closed-loop control of dc-link voltage implemented on a series active voltage quality regulator (AVQR) is proposed in this paper. To avoid pumping-up the dc-link voltage, a general phase shift compensation strategy is applied. The relationships among the operation variables are discussed in detail, which is very important for guiding the design of both the main circuit and the control system. Then on the basis of an investigation of the dc-link voltage pumping-up from viewpoint of the active power flow, a novel phase shift control method based on the closed-loop of the dc-link voltage is proposed. This method can adjust the phase of the output voltage gradually and automatically according to the dc-link voltage variation without introducing a phase jump. The effectiveness of the proposed strategy is verified through simulations of a single-phase 5kVA prototype and laboratory experiments on both a single-phase 5kVA and a three-phase 15kVA prototype.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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