This paper presents a novel prototype of the utility AC power interfaced soft-switching sinewave pulse modulated inverter using the high-frequency flyback for the small scale distributed renewable energy power conditioner. The proposed cricuit with a high-frequency isolation link has a funtion of electrical isolation, which is more cost-effective and reliable for the small-scale distributed renwal energy utilization system from a safety point of riew. The discontinuous conduction mode(DCM) operation of the high-frequency flyback transformer is adopted to establish a simple and low-cost circuit configuration and control scheme. For the simplicity, the circuit operating principle is described on the basis of the modified conventional full bridge inverter, whitch is the typical conventional high-frequency full-bridge inverter employing the high requency flyback transformer to eanble the effictive function of the electrical isolation. Than, the new circuit topology of the unility-interfaced soft-switching sinewave pulse modulated inverter using IGBTs is proposed. The proposed cricuit topology is additionally composed of the auxiliary power regenerating snubber cricuits, which are also mathematically analyzed for the parameter desigen settings. Finally, the performance of the propose inverter is evaluated on the basis of computer-aid simulation. It is noted that the sinewave pulse modulated output current of the inverter is synchronous to the AC main voltage.
This paper propose a new power conditioner topology with intelligent power management controller that integrates multiple renewable energy sources such as solar energy, wind energy and fuel cell energy with battery backup to make best use of their operating characteristics and obtain better reliability than that could be obtained by single renewable energy based power supply. The proposed embedded controller is programmed for maintaining a constant voltage at PCC, maximum power point tracking for solar PV panel and WTG and power flow control by regulating the reference currents of the controller on instantaneous basis based on the power delivered by the sources and load demand. Instantaneous variation in reference currents of the controller enhances the controller response as it accommodates the effect of continuously varying solar insolation and wind speed in the power management. The power conditioner uses a battery bank with embedded controller based online SOC estimation and battery charging system to suitably sink or source the input power based on the load demand. The simulation results of the proposed power management system for a standalone solar/WTG/fuel cell fed hybrid power supply with real time solar radiation and wind velocity data collected from solar centre, KEC for a sporadically varying load demand is presented in this paper and the results are encouraging in reliability and stability perspective.
This paper is related to a new solar power conditioner for a built-in step-up chopper function. In the first step-up chopper proposed solar PV power conditioner for mutually connected in series with the input voltage of the bypass diodes are respectively connected to the positive terminal should install the mutual boosting chopper diode connected in series with the boost chopper switching element between the two power supply and at the same time the first and the second was connected to a second diode and a resonance inductor and a snubber capacitor in series with each other. And the common connection point between the bypass diode and the step-up chopper and the step-up chopper diode common connection point of the switching elements of the input voltage was set to the boost inductor for storing energy. In addition, between the step-up chopper and the step-up chopper diode and a switching element of a joint connection point of the first auxiliary diode and the second common connection point of the auxiliary diode was provided, the resonance capacitor. Between the step-up chopper and the step-up chopper diode and a switching element of a joint connection point and the common connection point of the resonance inductor snubber capacitor and connecting the third secondary diode, between two power supply lines is characterized by configuring the DC link capacitor bus lines in parallel. Therefore, it is possible to suppress the switching loss through, DC link bus lines, as well as there could seek miniaturization and weight reduction of the power conditioner itself by using a common capacitor of the non-polar non-polar electrolytic capacitor having a capacitor, the service life of the circuit can be extended and it is possible to greatly reduce the loss can be greatly improve the reliability of the product and the operation of the product itself.
KIEE International Transaction on Electrical Machinery and Energy Conversion Systems
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제3B권1호
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pp.10-15
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2003
This paper presents the digital computer performance evaluations of the three-phase self-excited induction generator (SEIG) driven by the variable speed prime mover such as the wind turbine using the nodal admittance approach steady-state frequency domain analysis with the experimental results. The three-phase SEIG setup is implemented for small-scale rural renewable energy utilizations. The experimental performance results give a good agreement with those ones obtained from the digital computer simulation. Furthermore, a feedback closed-loop voltage regulation of the three-phase SEIG as a power conditioner which is driven by a variable speed prime mover employing the static VAR compensator (SVC) circuit composed of the thyristor phase controlled reactor (TCR) and the thyristor switched capacitor(TSC) is designed and considered herein for the wind-turbine driven the power conditioner. To validate the effectiveness of the SVC-based voltage regulator of the terminal voltage of the three-phase SEIG, an inductive load parameter disturbances in stand-alone are applied and characterized in this paper. In the stand-alone power utilization system, the terminal voltage response and thyristor triggering angle response of the TCR are plotted graphically. The simulation and the experimental results prove the effectiveness and validity of the proposed SVC which is controlled by the Pl controller in terms of fast response and high performances of the three-phase SEIG driven directly by the rural renewable energy utilization like a variable-speed prime mover.
KIEE International Transaction on Electrical Machinery and Energy Conversion Systems
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제3B권1호
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pp.1-9
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2003
This paper deals with the nodal admittance approach steady-state frequency domain analysis of the three-phase self-excited induction generator (SEIG) driven by the variable speed prime mover as the wind turbine. The steady-state performance analysis of this power conditioner designed for the renewable energy is based on the principle of equating the input mechanical power of the three-phase SEIG to the output mechanical power of the variable speed prime mover mentioned above. Us-ing the approximate frequency domain based equivalent circuit of the three-phase SEIG. The main features of the present algorithm of the steady-state performance analysis of the three-phase SEIG treated here are that the variable speed prime mover characteristics are included in the approximate equivalent circuit of the three-phase SEIG under the condition of the speed changes of the prime mover without complex computations processes. Furthermore, a feedback closed-loop voltage regulation of the three-phase SEIG as a power conditioner which is driven by variable speed prime movers such as the wind turbine(WT) employing the static VAR compensator(SVC) circuit composed of the thyristor phase controlled reactor(TCR) and the thyristor switched capacitor(TSC) controlled by the PI controller is designed and considered for wind-turbine driving power conditioner.
A dual-input boost-buck converter with coupled inductors (DIBBC-CI) is proposed as a thermoelectric generator (TEG) power conditioner with a wide input voltage range. The DIBBC-CI is built by cascading two boost cells and a buck cell with shared inverse coupled filter inductors. Low current ripple on both sides of the TEG and the battery are achieved. Reduced size and power losses of the filter inductors are benefited from the DC magnetic flux cancellation in the inductor core, leading to high efficiency and high power density. The operational principle, impact of coupled inductors, and design considerations for the proposed converter are analyzed in detail. Distributed maximum power point tracking, battery charging, and output control are implemented using a competitive logic to ensure seamless switching among operational modes. Both the simulation and experimental results verify the feasibility of the proposed topology and control.
Park, Sun-Jae;Shin, Jong-Hyun;Park, Joung-Hu;Jeon, Hee-Jong
Journal of Electrical Engineering and Technology
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제9권6호
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pp.2004-2012
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2014
Energy storage devices are necessary to obtain stable utilization of renewable energy sources. When black-out occurs, distributed renewable power sources with energy storage devices can operate under standalone mode as uninterruptable power supply. This paper proposes a dynamic response analysis with small-signal modeling for the standalone operation of a photovoltaic power generation system that includes a bidirectional charger/discharger with a battery. Furthermore, it proposes a DC-link voltage controller design of the entire power conditioning system, using the storage current under standalone operation. The purpose of this controller is to guarantee the stable operation of the renewable source and the storage subsystem, with the power conversion of a very efficient bypass-type PCS. This paper presents the operating principle and design guidelines of the proposed scheme, along with performance analysis and simulation. Finally, a hardware prototype of 1-kW power conditioning system with an energy storage device is implemented, for experimental verification of the proposed converter system.
Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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제35권3호
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pp.335-340
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2011
Building energy saving is one of the most important issues in these days. Control algorithm for energy saving should be designed properly to reduce power consumption in building. Recently, building energy system consists of hybrid energy system coupling with RE (Renewable Energy) source. In this paper, an optimum control algorithm for building energy saving is applied to BEMS (Building Energy Management System) by using an outdoor air temperature prediction strategy. BEMS coupling with renewable energy can control HVAC (Heating, Ventilating and Air-Conditioning) system effectively. In order to verify the effectiveness of building energy saving, BEMS was tested for several months at a laboratorial chamber with an air conditioner, fan and heater. To this end BEMS embedded control algorithm has been tested successfully.
KIEE International Transactions on Power Engineering
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제3A권1호
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pp.27-34
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2003
In this paper, the power conditioner composed of the stand-alone single-phase squirrel cage rotor type self-excited induction generator (SEIG) driven by prime movers such as a wind turbine and a micro gas turbine (MGT) is presented by using the steady-state circuit analysis based on the two nodal admittance approaches using the per-unit frequency in addition to a new state variable defined by the per-unit slip frequency along with its performance evaluations for the stand-alone energy utilizations. The stande-alone single-phase SEIG operating performances in unregulated voltage control loop are then evaluated on line under the conditions of the speed change transients of the prime mover and the stand-alone electrical passive load power variations with the simple theoretical analysis and the efficient computation processing procedures described in the part I of this paper. In addition, a feasuible PI controlled feedback closed-loop voltage regulation scheme of the stande-alone single-phase SEIG is designed on the basis of the static VAR compensate. (SVC) and discussed in experiment for the promising stand-alone power conditioner. The experimental operating performance results are illustrated and give good agreements with the simulation ones. The simulation and experimental results of the stand-alone single-phase SEIG with the simple SVC controller for its stabilized voltage regulation prove the practical effectiveness of the additional SVC control loop scheme including the PI controller with fast response characteristics and steady-sate performance improvements.
Buildings nowadays are increasingly expected to need higher and more economic performance requirements. Energy consumption in buildings accounts for over 30% of total energy use. The Building Energy Management System (BEMS) and renewable energy (RE) technologies are considered as a potential measure to improve energy efficiency and reduce use of grid-power. It is, however, a challenge to utilise the intermittent energy supply of RE in building energy systems. This paper presents an experimental study on a RE-embedded BEMS. A control algorithm for the RE-embedded BEMS was designed to maximise the utilisation of RE and eventually to reduce electrical utility bill. The proposed system is tested at a laboratorial chamber with an air conditioner, fan and heater. The contribution of RE in building energy system is discussed to this end.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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