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회전하는 동기 좌표계 d-q 변환을 이용한 단상 능동 전력 필터의 새로운 제어기
A New Controller of Single Phase Active Power Filter Using Rotating Synchronous Frame d-q Transformation 원문보기

Journal of the Institute of Electronics and Information Engineers = 전자공학회논문지, v.51 no.6, 2014년, pp.271 - 275  

강민구 (경기과학기술대학교 메카트로닉스과)

초록
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회전하는 동기 좌표계 d-q 변환을 이용한 단상 능동 전력 필터의 새로운 제어기를 제안하였다. 힐버트 변환기를 사용하여 $90{\circ}$의 위상차를 가지는 두 개의 교류 신호를 만든다. 이 신호들을 회전하는 동기 좌표계 d-q 변환을 이용하여 기본파 성분을 직류로 변환할 수 있고 따라서 고조파 검출이 용이하다. 순시 유효 전력의 평균값을 구한다. 역률 보상을 하므로 전원 전류는 전원 전압과 동위상이다. 단상에서의 전력 공식으로부터 전원 전류의 크기를 알 수 있다. 능동 전력 필터의 보상 전류의 기준 신호는 전원 전류의 기준신호에서 부하 전류를 빼주면 구할 수 있다. 새롭게 제안된 제어기에 히스테리시스 전류 제어기를 적용하여 시뮬레이션 하였다. 능동 전력 필터가 부하전류의 고조파와 무효전력을 보상하여 전원 전류가 전원전압과 동위상이 되고 전원전류가 정현파에 가깝게 되는 것을 확인하였다. 힐버트 변환기는 전대역 여파기를 사용하여 구현하였다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

A New Single Phase Active Power Filter Controller is proposed using Rotating Synchronous Frame d-q transformation. Instantaneous Active Power is calculated using d-q transformation. Average Value of Instantaneous Active Power is obtained using Low Pass Filter. Because power factor is corrected, sour...

주제어

#Single Phase Active Power filter   #d-q transformation   #Rotating Synchronous Frame  

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 논문에서는 단상 능동 전력 필터 제어기의 새로운 방법을 제안하였다. 회전 좌표계를 사용한 d-q 변환에 의해 순시 유효 전력을 계산한다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
능동 전력 필터를 사용하면 어떤 효과가 있는가? 능동 전력 필터는 이런 비선형 부하들로부터 발생하는 고조파와 무효전력을 보상한다[1～6]. 능동 전력 필터를 사용하면 고조파를 보상하여 전원 전류를 정현파에 가깝게 만들 수 있고 무효전력을 보상하여 전원 전류가 전원 전압과 동위상이 되도록 만들 수 있다.
고조파 전류가 발생했을 때 어떤 문제들이 유발되는가? SMPS, UPS, 인버터, 컨버터, 다이오드 정류기 등의 반도체 전력 변환 장치들은 전원 측에 고조파 전류를 발생시킨다. 고조파 전류는 전원 전압의 찌그러짐, 변압기 등과 같은 전력 계통 장치들에 용량 증대와 수명 단축을 일으킨다.
3상 전원의 전압 및 전류는 d-q변환을 통해 2개의 직교 성분으로 변환할 수 있는데 이 때 전력은 어떻게 구할 수 있는가? 3상 전원의 전압 및 전류는 d-q 변환에 의해 적절히 조합하면 직교하는 2개의 성분으로 변환될 수 있다. d 축과 q축의 성분들은 직교한다. 같은 축의 전압과 전류를 곱하면 유효 전력이 된다. 직교하는 전압과 전류를 곱하면 무효전력이 된다. d-q 변환을 이용하여 순시 유효전력과 순시 무효전력을 계산할 수 있다.
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참고문헌 (10)

  1. Agagi, Nabae, Atoh, "Control Strategy of Active Power Filters Using Multiple Voltage Source Inverters," IEEE Industry Applications, Vol. IA-22 No. 3, pp. 460-465, 1986. 

    상세보기 crossref

  2. Agagi, Kanazawa, Babae, "Instantaneous Reactive Power Compensators Comprising Switching Devices without Energy Storage Components," IEEE Industry Applications, Vol. IA-20 No. 3, pp. 625-630, 1984. 

    상세보기 crossref

  3. Hyun Sik Choi, Jae Hak Lee, and Tae Wook Um, "A Study and Analysis of Control Method for Parallel Active Power Filter," Journal of The Institute of Electronics and Information Engineers of Korea, Vol. 40, NO. 1, pp. 73-78, Mar. 2003. 

  4. Dong-Youl Jung, Chong-Yeun Park, Sun Bae Pang, "Design and Simulation of Active Power Filter," Proceedings of The Institute of Electronics and Information Engineers of Korea Conference, pp. 2629-2632, Jul. 2003. 

  5. Makoto Saitou, Toshihisa Shimizu, "eneralized Theory of Instantaneous Active and Reactive Powers in Single-phase Circuits based on Hilbert Transform," Power Electronics Specialists Conference, pp. 1420-1424, 2002 

  6. Makoto Saitou, Nobuyuki Matsui, Toshihisa Shimizu, "A Control Strategy of Single-phase Active Filter Using a Novel d-q Transformation," Industry Applications Conference, pp. 1222-1227, 2003. 

  7. P. Mattavelli, "Synchronous-frame harmonic control for highperformance AC power supplies", IEEE Transaction on Industry Application, May/June, pp. 864-872, 2001. 

  8. S. Hiti, D. Borojevic, R. Ambatipudi, R. Zhang, J. Yimin, "Average current control of three-phase PWM boost rectifier", Power Electronics Specialist Conference, pp. 131-137, 1995. 

  9. S. Hiti, D. Borojevic, "Control of front-end three-phase boost rectifier", Applied Power Electronics Conference and Exposition, APEC 94, Conference Proceedings, I0th Annual IEEE, Vol. 2, pp. 927-933, 1994. 

  10. S. D. Finn, "A High Performance Inverter Technology, Architecture and Applications", IEEE-APEC Conf. Rec., pp. 556-560, 1993. 

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