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계통전압 왜곡 및 불평형시 3상 계통연계인버터의 계통전류제어 기법
Grid Current Control Scheme at Thee-Phase Grid-Connected Inverter Under Unbalanced and Distorted Grid Voltage Conditions 원문보기

전기학회논문지 = The Transactions of the Korean Institute of Electrical Engineers, v.62 no.11, 2013년, pp.1560 - 1565  

(Dept. of Electrical Engineering, University of Ulsan) ,  전태원 (Dept. of Electrical Engineering, University of Ulsan)

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

This paper proposes the control method for compensating for unbalanced grid current and reducing a total harmonic distortion (THD) of the grid current at the three-phase grid-connected inverter systems under unbalancd and distorted grid voltage conditions. The THD of the grid current caused by grid ...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 논문에서는 계통전압의 왜곡 및 불평형 상태에서 계통 전류의 고조파전류를 억제하면서 3상 전류가 평형이 되도록 제어하는 기법을 제시한다. 먼저 계통전압의 고주파 리플성분 및 노이즈를 감쇄시키기 위하여 사용하는 하드웨어 저역 필터 (LPF)의 영향을 고려하여 계통전류의 total harmonic distortion (THD)식을 유도하고, 이 전류의 THD를 최소화하기 위한 보상전압 이득 및 위상을 계산한다.

가설 설정

  • 그림 3은 3상 계통전압 고조파 및 불평형을 보상하기 위한 보상기의 내부 블록도이다. 3상 계통전압이 입력되면 계통전압의 정상분 기본파 전압과 함께 보상전압이 출력된다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
계통전류에서 왜곡 및 불평형이 발생하는 이유는 무엇인가? 따라서 태양광 셀, 연료전지 등 저공해 에너지원에서 전력계통으로 유효 및 무효 전력을 원활하게 공급하기 위하여 이에너지원과 계통사이에 연결된 계통연계 인버터에서 계통전류 제어를 수행한다[1]. 그런데 계통전압이 왜곡되거나 3상 전압이 불평형일 경우, 이 것 들이 계통전류제어시스템에 왜란으로 작용하여 계통전류 역시 왜곡 및 불평형이 발생하게 된다. 그런데 계통연계 인버터에서 계통전류의 고조파성분억제와 3상 계통전류의 불평형 개선이 다른 응용분야보다 더 중요한 이슈이므로 다양한 방법이 발표되었다.
낮은 주파수의 고조파 전류의 특징은 무엇인가? 먼저 낮은 주파수의 고조파 전류는 계통선로의 인덕턴스에 의해 필터링이 잘 되지 않으므로 부피가 크고 무거운 수동형 LC필터를 사용하여야 한다. 따라서 이 LC필터 대신 제어기법으로 이 고조파 전류를 감소시키기 위하여 먼저 비례적분 (PI) 제어기의 비례 및 적분이득을 증가시켜 대역폭을 증가시키는 방법이 제시되었다[2],[3].
비례적분 (PI) 제어기의 비례 및 적분이득을 증가시켜 대역폭을 증가시키는 방법의 한계점은 무엇인가? 따라서 이 LC필터 대신 제어기법으로 이 고조파 전류를 감소시키기 위하여 먼저 비례적분 (PI) 제어기의 비례 및 적분이득을 증가시켜 대역폭을 증가시키는 방법이 제시되었다[2],[3]. 이 방법은 고조파전류를 억제시킬 수 있으나, 시스템의 노이즈 강인성을 저하시킬 수 있다. 다음은 비례-공진 (PR) 제어기를 사용하여 특정 주파수의 고조파전류를 제거할 수 있으나[4]-[6], 제거 할 고조파의 수만큼 PR제어기를 사용하여야 하며, 또한 제 거할 고조파가 시스템의 대역폭을 벗어날 경우 시스템이 불안정 될 가능성도 있다.
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참고문헌 (12)

  1. B. Kroposki, R. Lasseter, T. Ise, S. Morozumi, S. Papathanassiou, and N. Hatziargyriou, "Making microgrids work." IEEE Power & Energy Mag., vol.6, no.3, pp.41-53, May/Jun. 2008. 

  2. J. Dannehl, F. W. Fuchs, and P. B. Thogersen, "PI state space current control of grid-connected PWM converter with LCL filters,." IEEE Trans. Power Electron., vol. 25, no. 9, pp. 2320-2330, Sep. 2010. 

  3. J. Dannehl, C. Wessels, and F. W. Fuchs, "Limitations of voltage-oriented PI current control of grid- connected PWM rectifiers with LCL filters," IEEE Trans. Elect. Electron., vol.56, no. 2, pp. 380-388, Feb. 2009. 

  4. D. N. Zmood and D. G. Holems, "Stationary frame current regulation of PWM inverters with zero steady-state error," IEEE Trans. Power Electron., vol. 18, no. 3, pp. 814-822, May, 2003. 

  5. G. Shen, X. Zhu, J. Zhang, and D. Xu, "A new feedback method for PR current control of LCL filter-based grid-connected inverter," IEEE Trans. Elect. Electron., vol. 57, no. 6, pp. 2033-2041, Jun. 2010. 

  6. Q. N. Trinhand H. H. Lee, "Improvement of current performance for grid connected converter under distorted grid condition," in Proceeding of RPG, pp.1-6, 2011. 

  7. J. Miret, M. Castilla, J. Matas, J. M. Guerrero, and J. C. Vasquez, "Selective harmonic-compensation control for single-phase active power filter with high harmonic rejection," IEEE Trans. Ind. Electron., vol.56, no.8, pp.31173127, Aug. 2009. 

  8. A. V. Stankovic and T. A. Lipo, "A novel control method for input output harmonic elimination of the PWM boost type rectifier under unbalanced operating conditions," IEEE Trans. Power Electron., vol. 16, no. 5, pp. 603-611, Sep. 2001. 

  9. P. Rodriguez, G. Medeiros, A. Luna, M. C. Cavalcanti, and R. Teodorescu, "Safe current injection strategies for a STATCOM under asymmetrical grid faults," in Proc. IEEE Energy Convers. Congr. Expo., 2010, pp. 3929-3935. 

  10. M. Reyes, P. Rodriguez, S. Vazquez, A. Luna, R. Teodorescu, and J. M. Carrasco, "Enhanced decoupled double synchronous reference frame current controller for unbalanced grid-voltage conditions," IEEE Trans. Power Electron., vol. 27, no. 9, pp. 3934-3943, Sep. 2012. 

  11. L.G. B. Rolim, D. R. da Costa, and M. Aredes, "Analysis and software implementation of a robust synchronization PLL circuit based on the pq theory," IEEE Trans. Ind. Electron., vol.53, no.6, pp.1919-1926, Dec. 2006. 

  12. P. Rodriguez, R. Teodorescu, I. Candela, A. V. Timnus, M. Liserre, and F. Blaabjerg, "New positive-sequence voltage detector for grid synchronization of power converters under fault grid conditions," in Proc. IEEE-PESC, 2006, pp.1-7. 

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