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계통 연계형 컨버터의 능동 댐핑을 위한 공진주파수 추정 기능에 관한 연구
A Study on the Estimation of the Resonance Frequency for an Active Damping Technique of Grid Connected Converters 원문보기

照明·電氣設備學會論文誌 = Journal of the Korean Institute of Illuminating and Electrical Installation Engineers, v.27 no.1, 2013년, pp.76 - 84  

박일우 (삼성중공업) ,  이우철 (한경대학교 전기전자제어공학과, IT융합연구소)

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

The renewable energy sources is raising for use of grid connected systems, for which higher power quality requirements are being issued. A grid connected converter requires a LC-filter stage, this one is lightly damped for efficiency constraints. Hence, it is subject to resonance if excited by the c...

주제어

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문제 정의

  • 본 연구에서는 계통연계형 컨버터의 LC 필터에 의해 발생할 수 있는 공진 현상을 저감하기 위한 능동 댐핑 소개와 공진주파수 영역의 추정 방법을 제안하였다. 능동 댐핑은 전류 제어기와 직렬로 노치필터를 삽입하여 공진점을 안정적으로 저감함을 확인하였다.
  • 본 논문에서는 계통에 공진현상을 임의로 발생시켜 공진주파수를 추정한다. 추정된 주파수 대역폭이 적용된 노치필터를 컨버터의 전류 제어기 출력과 직렬로 연결한 능동 댐핑 기술 및 제어 전류 제어 이득 결정을 위한 계통 임피던스 보상이 적용된 방법을 제안하고자 한다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
계통연계된 컨버터는 고조파 규제를 만족시키기 위해 무엇을 필요로 하는가? 계통연계된 컨버터는 고조파 규제를 만족시키기 위해 LC-filter를 필요로 한다. LC-filter는 컨버터 전류고조파에 의해서 또는 이로 인한 계통전압의 고조파, 발전 전력의 갑작스런 변동에 의하여 공진 현상이 발생할수있으며, 이는 컨버터의 발전제어의 안정도를 저하시키게 된다.
노치필터를 적용하기 위해서 무엇을 알아야 하는가? 노치필터를 적용하기 위해서는 공진 주파수영역을 아는 것이 중요하다. 하지만 컨버터가 실제로 설치되어질때 계통환경에 따라 공진주파수는 변동될 수 있다.
LC-filter에 의해 야기되는 공진현상을 저감시키기 위한 방법은 수동 댐핑과 능동 댐핑 기술로 분류되는데, 각각의 특징은? 능동적인 안정화 기술은 불안정요인을 완화시키기 위하여 임피던스 매칭 또는 궤환 신호에 대한 필터링 등의 방법이 사용된다. 반면 수동적인 안정화 기술은 추가적인 저항 댐핑 회로가 필요로 되며. 이는 불필요한 시스템 무게 및 사이즈, 비용의 증가를 가져올 수 있다. 또한 적절치 않은 저항값은 시스템 성능측면에서 필터의 성능 및 효율 저하를 야기할 수 있다[6]. 능동 댐핑 기술은 제어 기술에 의해 수동 댐핑 회로의 효과와 비교될 수 있다. 능동 댐핑은 입력 필터를 가진 전압형 컨버터를 안정적으로 제어하기 위해 개발되었고, “가상 저항” 개념이 제안되었다[7-8]. 결국 수동 댐핑의 전력 손실을 피하는 것이 핵심이 되었다. 그러나 시스템의 안정도 요구 사항을 만족시키기 위해 제어를 개선하는 것은 제어의 동특성을 저하시킬 수도 있으며, 완벽한 안정화를 위해 추가적인 수동 댐핑 회로가 필요로 될 수도 있다[9].
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참고문헌 (15)

  1. Zhigang Liang, Xiaoohu Zhou, "Digital Controller Development for Grid-Tied Photovoltaic Inverter with Model Based Technique", in Proceedings of IEEE APEC 2010, pp. 849-853. 2010. 

  2. IEEE Standard for Interconnecting Distributed Resources with Electric Power Systems, IEEE Std. 1547, 2003. 

  3. Limits for Harmonic Current Emission (Equipment Input Current<16A per Phase), EN61000-3-2, 1995. 

  4. 2005 National Electrical Code, National Fire Protection Association, Inc., QUINCY, ma, 2005. 

  5. Soeren Baekhoej Kjaer, John K. Pedersen, Frede Blaabjerg, "A review of single-phase grid-connected inverters for photovoltaic modules", IEEE Transactions on Industru Applications, Volume. 41, No. 5, September. 

  6. R. W. Erickson, "Optimal single resistor damping of input filters," in Proceedings of IEEE APEC'99, pp. 1072-1079, 1999. 

  7. V.Blasko and V.Kaura, "A novel control to actively damp resonance in input LC filter of a three-phase voltage source converter," IEEE Transactions on Industry Applications, vol. 33, no. 2, pp. 542-550, Mar.1997. 

  8. P.A.Dahono, "Damping of transient oscillations on the output LC filter of PWM inverters by using a virtual resistor," in Proceedings of 4th IEEE International Conference on Power Electronics and Drive Systems, 2001, pp. 403-407. 

  9. X. Liu and A. J. Forsyth, "Comparative study of stabilizing controllers for brushless DC motor drive systems," in Proceedings of 2005 IEEE International Conference on Electric Machines and Drives, 2005, pp.1725-1731. 

  10. V. Blasko, V. Kaura, "A novel control to actively damp resonance in input LC filter of a three phase voltage source converter," in Proceedings of IEEE APEC'96, vol. 2, pp. 545-551, 1996. 

  11. M. Liserre, A. Dell'Aquila, F. Blaabjerg "Stability improvements of an LCL-filter based three-phase active rectifier", n Proceedings of IEEE PESC 2002, Cairns, Australia, June 2002. 

  12. Arkadiusz Kulka, Tore Undeland, "Grid Inductance Estimation by Reactive Power Perturbation for Sensor-less Scheme Based on Virtual Flux", NORPIE 2008. 

  13. M. Liserre, F. Blaabjerg, "Grid impedence detection via excitation of LCL-filter resonance", IEEE 2005. 

  14. W-C Lee, T-K Lee, "A Design of a High Performance UPS with Capacitor Current Feedback for Nonlinear Loads", Journal of the Korean Institute of Illuminating and Electrical Installation Engineers, Vol. 26, No. 5, pp. 71-78 June 2012. 

  15. Mauricio Cespedes, Troy Beechner, Lei Xing and Jian Sun, "Stabilization of Constant-Power Loads by Passive Impedance Damping", n Proceedings of IEEE APEC 2010, pp. 2174-2180 2010. 

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