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.
The Journal of the Institute of Internet, Broadcasting and Communication
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v.21
no.1
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pp.115-120
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2021
In this paper, an operating algorithm for single-phase permanent magnet synchronous motor based on PR current controller is proposed. In general, an asymmetric gap may occur depending on the shape of the rotor of single-phase PMSM, and this causes noise and vibration during high-speed operation. Therefore, in this paper, an operating algorithm for a single-phase PMSM usihng a proportional resonant current conrtoller with excellent control stability was proposed. Proportional resonant current controller has on steady state error is relatevly robust against distortion. Also, steady state error of AC input can be eleminated without complicated calculation process. The validity and availability of the proposed algorithm are verified through the experiment.
This paper presents an application of proportional-resonant (PR) current controllers in modular multilevel converter-high voltage direct current (MMC-HVDC) system under unbalanced voltage conditions. The ac currents are transformed and controlled in the stationary reference frame (${\alpha}{\beta}$-frame). Thus, the complex analysis of the positive and negative sequence components in the synchronous rotating reference frame (dq-frame) is not necessary. With this control method, the ac currents are kept balanced and the dc-link voltage is constant under the unbalanced voltage fault conditions. The simulation results based on a detailed PSCAD/EMTDC model confirm the effectiveness of the proposed control method.
This paper proposes a new islanding detection method for inverter-based distributed generators by continuously injecting a negligible amount of 2nd order harmonic current. The proposed method adopts a proportional resonant (PR) controller for the output current control of the inverter, and a PR filter to extract the 2nd order harmonic voltage at the point of common coupling (PCC). The islanding state can be detected by measuring the magnitude ratio of the 2nd order harmonic voltage to the fundamental voltage at the PCC by injecting a 2nd order harmonic current with a 0.8% magnitude. The proposed method provides accurate and fast detection under grid voltage unbalance and load unbalance. The operation of the proposed method has been verified through simulations and experiments with a 5kW hardware set-up, considering the islanding test circuit suggested in UL1741.
An enhanced control strategy for variable-speed unbalanced stand-alone doubly-fed induction generator-based wind energy conversion systems is proposed in this paper. The control scheme is applied to the rotor-side converter to eliminate stator voltage imbalance. The proposed current controller is developed based on the proportional-resonant regulator, which is implemented in the stator stationary reference frame. The resonant controller is tuned at the stator synchronous frequency to achieve zero steady-state errors in rotor currents without decomposing the positive and negative sequence components. The computational complexity of the proposed control algorithm is greatly simplified, and control performance is significantly improved. Finally, simulations and experimental results are presented to verify the feasibility and the robustness of the proposed control scheme.
The Transactions of The Korean Institute of Electrical Engineers
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v.58
no.7
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pp.1342-1348
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2009
DSTATCOM(distribution static compensator) is one of the custom power devices, and protects a distribution line from unbalanced and harmonic current caused by non-linear and unbalanced loads. Researches about DSTATCOM are mainly divided two parts, one is the calculation of compensated current and the other part is the current control. This paper proposes a proportional-resonant-repetitive current controller. Improved performance of instantaneous power compensation has been shown by simulations and experiments.
Instead of extracting every selected harmonic component, the current reference of selective active power filter (APF) can be also obtained by filtering out the fundamental component from distorted load current for computation efficiency. This type of mixed current reference contains kinds of harmonic components and easily involves noises. In this condition, selective harmonic compensation must be realized by the current controller. With regard that selectivity is the most significant feature of controller, this paper presents specific comparison analysis between two types of resonant controllers: proportional-resonant (PR) controller and vector-resonant (VR) controller. The comparison analysis covers the relations, performances, and stability of both controllers. Analysis results conclude that the poorer selectivity of the PR controller could be relatively improved, but limitations from system stability make the improvement hardly realized. By contrast, the VR controller exhibits excellent selectivity and is more suitable for selective APF with mixed current reference. Experimental results from laboratory prototype validate the reasonability of analysis. And the features of each resonant controller are concluded.
Le, Dinh Vuong;Park, Sang-Min;Yu, In-Keun;Park, Minwon
Journal of Korea Society of Industrial Information Systems
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v.21
no.4
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pp.21-30
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2016
In a single-phase power factor correction (PFC), the standard cascaded control algorithm using a proportional-integral-derivative (PID) controller has two main drawbacks: an inability to track sinusoidal current reference and low harmonic compensation capability. These drawbacks cause poor power factor and high harmonics in grid current. To improve these drawbacks, this paper uses a proportional-integral-derivative-resonant (PIDR) controller which combines a type-III PID with proportional-resonant (PR) controllers in the PFC. Based on a small signal model of the PFC, the type-III PID controller was implemented taking into account the bandwidth and phase margin of the PFC system. To adopt the PR controllers, the spectrum of inductor current of the PFC was analyzed in frequency domain. The hybrid PIDR controller were simulated using PSCAD/EMTDC and implemented on a 3 kW PFC prototype hardware. The performance results of the hybrid PIDR controller were compared with those of an individual type-III PID controller. Both controllers were implemented successfully in the single-phase PFC. The total harmonic distortion of the proposed controller were much better than those of the individual type-III PID controller.
This paper proposes a speed variable proportional resonant current control method for a single-phase permanent magnet synchronous motor(PMSM). Due to the electromagnetic characteristics of a single-phase PMSM, negative and zero torques are generated in the part corresponding to the phase difference between the stator current and the back electromotive force. In addition, overcurrent limitation is required because of the low stator resistance and inductance in sensorless operation. When using the vector control for current control of single-phase PMSM under these conditions, processes of coordinate transformation, inverse coordinate transformation, and generation of virtual dq-axis components are required. However, the proposed variable speed proportional resonant current control method does not need the coordinate transformation used for AC motors. In this paper, we have confirmed stable maneuverability by using variable proportional resonant current control algorithm, and proposed sensorless control based on a mathematical model of a single-phase PMSM without a position sensor when reaching a constant speed. The usefulness of the current control method was verified through several experiments.
Park, Jong-Hyoung;Jo, Teak-Hyun;Kim, Heung-Geun;Chun, Tae-Won;Nho, Eui-Cheol;Cha, Hon-Nyung
The Transactions of the Korean Institute of Power Electronics
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v.17
no.3
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pp.274-280
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2012
In this paper, three current controllers for a grid-connected PCS using an LCL filter are compared and analyzed. Current controllers discussed in this paper are linear controllers such as PI (proportional-integral), PR (proportional-resonant), and DB (deadbeat) controller. Both transient and steady state responses of each controller are compared through both simulation and experiment. Although the DB controller has the fastest transient response and the lowest THD in the steady state, the DB controller has two cycles delay of current response in the steady state and has the stability problem which can be occurred due to variation of the system parameters. On the one hand the responses of PR controller are not much different from that of DB controller but the other hand that are not only strong to noise of grid current but also have smaller THD than PI controller. Considering the response time and stability issue of three controllers, the PR controller has the best performance among three controllers and thus can be strongly recommended as a current controller for a grid-connected PCS.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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