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[국내논문] SRF-PLL을 이용한 계통연계형 단상 인버터의 전원 위상각 검출시 옵셋 오차 영향에 관한 연구
A Study on Effects of Offset Error during Phase Angle Detection in Grid-tied Single-phase Inverters based on SRF-PLL 원문보기

照明·電氣設備學會論文誌 = Journal of the Korean Institute of Illuminating and Electrical Installation Engineers, v.29 no.10, 2015년, pp.73 - 82  

권영 ,  성의석 (경남대 대학원 첨단공학과) ,  황선환

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

This paper proposes an ripple reduction algorithm and analyzes the effects of offset and scale errors generated by voltage sensor while measuring grid voltage in grid-tied single-phase inverters. Generally, the grid-connected inverter needs to detect the phase angle information by measuring grid vol...

주제어

#Grid-Tied Single-Phase Inverter   #Offset Error   #Scale Error   #PR Controller   #SRF-PLL  

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 논문에서는 계통전압의 측정시 발생되는 옵셋 및 스케일 오차가 SRF-PLL 시스템에 미치는 영향을 동기 좌표계 상에서 상세히 분석하였으며, 왜곡된 위상각이 상전류에 미치는 영향도 함께 살펴보았다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
단상 인버터 시스템에서 계통 위상각을 추종하기 위한 기법으로 무엇이 있는가? 기존의 단상 인버터 시스템에서 계통 위상각을 추종하기 위한 기법으로는 영점 검출법, EPLL(Enhanced Phase Locked Loop), SOGI(Second Order Generalized Integrator) 등이 사용되어 왔다. 하지만 영점 검출법의 경우 계통전압에 고조파가 포함되면 영점을 여러 번 지나게 되어 위상검출에 오류가 발생하는 단점이 있다.
계통연계형 인버터의 문제와 그 해결방안은 무엇인가? 최근 무정전 전원장치, 신재생 에너지 및 분산전원시스템의 계통연계와 디젤 및 동기발전기의 출력제어 등과 같은 운전에 적용되는 전력변환장치의 경우 전력품질 및 안전 등의 신뢰성 향상을 위한 기술을 바탕으로 활발한 연구개발이 이루어지고 있다. 특히 계통연계형 인버터의 경우 계통측 전원과의 크기 및 위상차로 인하여 시스템의 성능저하를 야기할 수 있으며, 이를 방지하기 위해 계통전압의 위상 및 크기정보를 정확하게 추정하여 동기화하는 것이 필요하다[1-2].
옵셋 및 스케일 오차가 포함된 전압정보를 이용하여 제어를 수행하는 경우 어떤 문제를 일으키는가? 이 중 계통 전원 위상각 추정을 위한 위상 동기 루프 제어의 입력신호로 사용되는 계통전압의 측정은 전압센서, 매칭회로, 필터회로 그리고 A/D 컨버터를 통해 이루어지는데, 측정경로상에 존재하는 아날로그 소자의 비선형적인 특성으로 인하여 옵셋 및 스케일 오차가 불가피하게 발생된다. 이러한 오차 성분이 포함된 전압정보를 이용하여 제어를 수행하는 경우, 추종된 전원 위상각과 출력전류에 맥동을 야기하며 그 결과 전체 시스템의 성능을 저하시킨다[9].
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참고문헌 (12)

  1. H. E. Park, E. S. Kim, J. H. Song, "A SRF Power Flow Control Method for Grid-Connected Single-Phase Inverter Systems," JIEIE, vol. 24, no. 5, pp. 129-135, May. 2010. 

  2. J. S. Choi, J. S. Ko, D. H. Chung, "Development of Novel Algorithm for Anti-Islanding of Grid-Connected PV Inverter," JIEIE, vol. 25, no. 10, pp. 76-86, Oct. 2011. 

    원문보기 상세보기 crossref

  3. T. V. Sreenivas, R. J. Niederjohn, "Zero-Crossing Based Spectral Analysis and SVD Spectral Analysis for Formant Frequency Estimation in Noise," IEEE Trans. Signal Pro., vol. 40, no. 2, pp. 282-293, Feb. 1992. 

    상세보기 crossref

  4. M. K. Ghartemani, M. R. Iravani, "A Method for Synchronization of Power Electronic Converters in Polluted and Variable-Frequency Environments," IEEE Trans. Power Sys., vol. 19, no. 3, pp. 1263-1270, Aug. 2004. 

  5. M. Ciobotaru, R. Teodorescu, and F. Blaabjerg, "A new single-phase PLL structure based on second order generalized integrator," in Proc. PESC, 2006, pp.1-6. 

  6. M. Karimi-Ghartemani, S. A. Khajehoddin, P. K. Jain, A. Bakhshai, and M. Mojiri, "Addressing DC component in PLL and notch filter algorithms," IEEE Trans. Power Electron., vol. 27, no. 1, pp. 78-86, Jan. 2012. 

    상세보기 crossref

  7. S. Golestan, M. Monfared, F. D. Freijedo, J. M. Guerrero, "Performance Improvement of a Prefiltered Synchronous- Reference-Frame PLL by Using a PID-Type Loop Filter," IEEE Trans. Ind. Electron., vol. 61, no. 7, pp. 3469-3479, Jul. 2014. 

    상세보기 crossref

  8. M. K. Ghartemani, "A Unifying Approach to Single-Phase Synchronous Reference Frame PLLs," IEEE Trans. Power Electron., vol. 28, no. 10, pp. 4550-4556, Oct. 2013. 

    상세보기 crossref

  9. S. H. Hwang, L. Liu, H. Li, J. M. Kim, "DC offset error compensation for synchronous reference frame PLL in single-phase grid-connected converters," IEEE Trans. Power Electron., vol. 27, no. 8, pp. 3467-3471, April 2012. 

    상세보기

  10. S. H. Hwang, Y. G. Hwang, S. K. Kwon, "A Study on Current Ripple Reduction Due to Offset Error in SRF-PLL for Single-phase Grid-connected Inverters," JIEIE, vol. 28, no. 11, pp. 68-76, Nov. 2014. 

  11. F. O. Martinz, K. C. M. D. Carvalho, N. R. N. Ama, W. Komatsu, Lourenco, "Optimized Tuning Method of Stationary Frame Proportional Resonant Current Controllers," in Proc. IPEC, 2014, pp. 2988-2995. 

  12. H. Wang, W. Zhang, J. Hu, Y. He, "Design and Optimization of Proportional Resonant Controller for Rotor Current of a Wind Turbine Driven DFIG," in Proc. ICEMS, 2008, pp. 2502-2506. 

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