In this paper, a comparative analysis of LCL and LLCL filters connected to three-level T-type PWM converters is presented, in which the filter inductor sizes are investigated in view of total harmonic distortion (THD) in grid phase currents. The analysis results are verified by simulation and experiments.
본 연구에서는 분산전원이 연계된 배전계통에서 발생하는 고조파를 평가하고자 PSCAD/EMTDC를 이용하여 분산전원 배전계통 연계 시의 시뮬레이션을 수행하였다. 실계통과 유사한 배전계통 및 태양광발전 시스템을 모델링하여 연계지점을 구간마다 시뮬레이션을 수행하였다. 고조파 연계기준(IEEE Std 1547과 IEEE Std 519)을 적용하여 알고리즘을 작성하고, 시뮬레이션 데이터는 FFT로 변환하여 THD와 TDD로 구분하여 평가하였다. 구간별로 구분하여 평가한 고조파 함유량은 분산전원을 연계하지 않은 상태와 각 구간과 Case 별로 구분하여 평가하여 연계하기 전과 비교하여 고조파를 파악한 결과 모든 배전계통의 구간에서 고조파 분포가 적합하다는 평가를 할 수 있었으며, 부하로 선정한 50kW 유도모터의 특성으로 인해 구간 2에서의 고조파 분포가 증가함으로서 연구 결과의 효용성을 입증할 수 있었다.
The rising popularity of renewable energy sources resulted in development of the units of higher rated powers. As a result of the limited power handling capacity of individual devices, paralleling is the choice to increase the equipment rating, while keeping the THD of the current at the PCC within the agency specified standards. And their typical power circuit configuration limits the stress on individual devices to an appreciable extent. The main scope of this paper is the analysis of filter structure in paralleling inverter system's operation. Simulation results are shown to verify the theoretical analysis.
본 논문에서는 12펄스 정류기의 커패시터 중앙 DC버스에 개선된 보조전원장치를 설치하는 방법을 제안하였다. 11차 및 13차 고조파가 감소하는 이론적인 배경을 다루었으며 부하전류의 크기, 전원전압의 위상 및 크기, 커패시터 전압에 따라 개선된 보조전원의 파형 및 크기가 어떻게 제어되어야 하는지를 제시하였다. 기존의 구형파 보조전원장치를 적용한 경우는 전 영역에서 고조파 왜형률이 6~60[%]로 큰 편차를 보이지만 본 눈문에서 제안하는 개선된 보조전원장치를 적용한 경우 저 부하에서 고 부하에 이르는 전 영역에서 57~71[%] 라는 안정되고 뛰어난 고조파 왜형율 저감 효과를 보인다. 특히 10[%] 부하상태에서 기존방식은 고조파 왜형율 저감 효과가 6[%]로 효과가 거의 없지만 제안된 방식은 71[%]라는 놀라운 저감성능을 보여주고 있다. 소프트웨어 PSIM을 활용하여 컴퓨터 시뮬레이션을 통해 제안된 방식의 유효성을 입증하였다.
Multilevel inverters have been widely used for high-voltage and high-power applications. Their performance is greatly superior to that of conventional two-level inverters due to their reduced total harmonic distortion (THD), lower switch ratings, lower electromagnetic interference, and higher dc link voltages. However, they have some disadvantages such as an increased number of components, a complex pulse width modulation control method, and a voltage-balancing problem. In this paper, a novel nine-level reduced switch cascaded multilevel inverter based on a multilevel DC link (MLDCL) inverter topology with reduced switching components is proposed to improve the multilevel inverter performance by compensating the above mentioned disadvantages. This topology requires fewer components when compared to diode clamped, flying capacitor and cascaded inverters and it requires fewer carrier signals and gate drives. Therefore, the overall cost and circuit complexity are greatly reduced. This paper presents modulation methods by a novel reference and multicarrier based PWM schemes for reduced switch cascaded multilevel inverters (RSCMLI). It also compares the performance of the proposed scheme with that of conventional cascaded multilevel inverters (CCMLI). Simulation results from MATLAB/SIMULINK are presented to verify the performance of the nine-level RSCMLI. Finally, a prototype of the nine-level RSCMLI topology is built and tested to show the performance of the inverter through experimental results.
Park, Chang-Byung;Choi, Bo-Hwan;Cheon, Jun-Pil;Rim, Chun-Taek
Journal of Power Electronics
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제14권2호
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pp.226-236
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2014
A new active LED driver with high power factor (PF) and low total harmonic distortion (THD) compatible with a rapid-start ballast is proposed. An LC input filter is attached to the ballast to increase PF and reduce THD. A boost converter is then installed to regulate the LED current, where an unstable operating region has been newly identified. The unstable region is successfully stabilized by feedback control with two zeroes. The extremely high overall system of the 10th order is completely analyzed by the newly introduced phasor transformed circuits in static and dynamic analyses. Although a small DC capacitor is utilized, the flicker percentage of the LED is drastically mitigated to 1% by the fast controller. The proposed LED driver that employs a simple controller with a start-up circuit is verified by extensive experiments whose results are in good agreement with the design.
In order to further improve the harmonic suppression capability of conventional 12-pulse rectifiers, this paper proposes a low harmonic 12-pulse rectifier using an Active Inter-Phase Reactor (AIPR). Through a detailed analysis of the relationship between the input current, output current and circulating current of the DC side, the mechanism where the AC grid side current harmonics can be suppressed by the DC side circulating current is revealed. On this basis, an interleaved APFC controlled by a DSP is designed and used as an AIPR along with an interphase reactor. A simulation is carried out with MATLAB/Simulink and an experiment is performed on a 9-kVA prototype. The obtained results verify the feasibility and validity of the proposed approach. Compared with a traditional 12-pulse rectifier, the THD can be reduced to 1/5 of the original value, and the capacity of the AIPR is only 2% of the load power. Thus, it is suitable for high-power applications.
The ability to efficiently and robustly recover accurate 3D terrain models from sets of stereoscopic images is important to many civilian and military applications. A stereo matching has been an important tool for reconstructing three dimensional terrain. However, there exist many factors causing stereo matching error, such as occlusion, no feature or repetitive pattern in the correlation window, intensity variation, etc. Among them, occlusion can be only resolved by true multi-image stereo. In this paper, we present multi-image stereo method using DEM fusion as one of efficient and reliable true multi-image methods. Elevations generated by all pairs of images are combined by the fusion process which accepts an accurate elevation and rejects an outlier. We propose three fusion schemes: THD(Thresholding), BPS(Best Pair Selection) and MS(Median Selection). THD averages elevations after rejecting outliers by thresholding, while BPS selects the most reliable elevation. To determine the reliability of a elevation or detect the outlier, we employ the measure of self-consistency. The last scheme, MS, selects the median value of elevations. We test the effectiveness of the proposed methods with a quantitative analysis using simulated images. Experimental results indicate that all three fusion schemes showed much better improvement over the conventional binocular stereo in natural terrain of 29 Palms and urban site of Avenches.
A New Direct AC LED Driver has been proposed for wide output power range and precise constant current regulation using an advanced auto commutation topology. The conventional shunt regulation method provides a stepped input current shape by fixed regulation references in the linear regulator of the each channel, which results in poor current regulation and high THD. The conventional method needs to assign a linear regulator in each LED channel so that the number of linear regulator increases when extending the number of channels especially at high power application. The proposed regulation method can drive multiple switches to regulate each LED channel current by a single amplifier with sinusoidal reference so that large number of LED channel can be simply extended with less BOM cost and low THD is obtained with the accurate current regulation thanks to the sinusoidal input current control in the closed loop control. To confirm the validity of the proposed circuit, theoretical analysis and experimental results from a 20-W LED driver prototype are presented.
본 연구에서는 아파트의 각종 전력설비에서 고조파 실태와 영향을 파악하기 위하여 이를 측정하고 분석하였다. 그 결과 세대에 전력을 공급하는 전등전열변압기에서는 제5고조파, 동력변압기에서는 제5고조파 및 제7고조파가 많이 발생되는 것으로 분석되었다. 또한 아파트 수변전설비의 인입점에서 측정한 전압의 종합왜형률(THD) 은 평균 2.4[%]로서 비교적 양호한 것으로 나타났으나, 향후 가전기기의 대용량화 추세에 따라 아파트의 전력설비 계획에서도 고조파에 대한 고려가 필요한 것으로 분석되었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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