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LCL 필터를 사용하는 계통 연계형 인버터의 넓은 안정 영역을 갖는 새로운 제어 및 설계 기법
Novel Control and Design Method for Wide Stability Range of Grid Connected Inverter with LCL Filter 원문보기

전력전자학회 논문지 = The Transactions of the Korean Institute of Power Electronics, v.23 no.6, 2018년, pp.440 - 445  

박권식 (Dept. of Electrical Eng., Pukyong National University) ,  서병준 (Dept. of Electrical Eng., Pukyong National University) ,  김학수 (Dept. of Electrical Eng., Pukyong National University) ,  노의철 (Dept. of Electrical Eng., Pukyong National University)

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

This study proposes a novel control and design method for a grid-connected inverter with an LCL filter without damping. The current resonance phenomenon must be considered when designing the grid-connected inverter system with an LCL filter. Passive or active damping is used in the inverter system t...

주제어

#Grid-connected inverter   #LCL filter   #Active damping   #Passive damping  

표/그림 (13)

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 논문에서는 LCL 필터를 사용하는 계통 연계형 인버터 시스템의 불안정 영역을 줄이는 새로운 방법을 제안하였다. 계통 측 전류를 제어하는 경우의 계통 연계형 인버터에서 실제 시스템의 피드백 루프 상에 LPF를 사용할 경우 고조파 잡음을 제거할 수 있을 뿐만 아니라LPF의 특성을 이용해 불안정 영역에 있는 시스템을 안정화 할 수 있었다.
  • 본 논문에서는 기존의 수동 또는 능동 댐핑을 없애고 계통 전류 피드백 루프에 LPF(Low Pass Filter)를 추가하여 시스템의 안정성을 확보한 기법을 제안하였다. 기존의 복잡한 댐핑 기법을 제거함과 동시에 시스템에 악영향을 미치는 고조파 잡음을 제거할 수 있는 LPF를 이용하고 이에 따른 시스템 특성을 주파수 영역에서 해석하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
인버터는 무엇을 저하시키는 원인이 되는가? 신재생 에너지의 관심이 높아짐에 따라 분산전원을 계통에 연결하는 계통 연계형 인버터에 대한 많은 연구가 이루어졌다. 인버터는 PWM 스위칭으로 인해 계통으로 높은 주파수의 전류를 유입시켜 전력품질을 저하시키는 원인이 되기도 한다. 그에 따라 계통으로 유입되는 전력품질에 대한 규제가 강화되고 전력품질에 가장 큰 영향을 미치는 높은 고조파 전류를 줄이기 위한 필터의 연구가 활발히 진행되고 있다.
수동 댐핑은 어떠한 점에 치명적인 영향을 미치는가? 수동 댐핑은 저항을 이용하여 공진점에서의 이득을 낮추는 기법으로 커패시터, 인덕터와 직렬 혹은 병렬로 연결하는 방법이다[1]. 이는 공진주파수에서의 임피던스를 키우는 효과적인 댐핑 기법이나 저항에서의 큰 손실로 전체 시스템의 효율에 치명적인 영향을 미친다. 반면 능동 댐핑은 제어기를 이용하여 공진점에서의 이득을 낮추는 방법으로 노치(Notch) 필터를 이용한 기법, 가상 저항을 이용한 기법, HPF(High Pass Filter)를 이용한 기법 등이 있다[2]-[4].
LCL 필터는 L필터와 비교하여 어떤 효과를 기대할 수 있는가? 그림 1은 LCL 필터를 가지는 계통 연계형 단상 인버터 시스템을 나타낸다. LCL 필터는 L 필터와 비교하여 작은 임피던스로 큰 고조파 저감효과를 기대할 수 있다. 그러나 LC 필터가 추가됨으로써 발생하는 공진으로 인해 시스템의 안정성을 저하하는 문제점을 가지고 있다.
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참고문헌 (8)

  1. R. P. Alzola, M. Liserre, F. Blaabjerg, R. Sebastian, J. Dannehl, and F. W. Fuchs, "Analysis of the passive damping losses in LCL-filter-based grid converters," IEEE Trans. Power Electron, Vol. 28, No. 6, pp. 2642-2646, Jun. 2013. 

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  2. R. Pena-Alzola, M. Liserre, F. Blaabjerg, M. Ordonez, and T. Kerekes, "A self-commissioning notch filter for active damping in a three-phase LCL filter-based grid-tie converter," IEEE Trans. Power Electron, Vol. 29, No. 12, pp. 6754-6761, Dec. 2014. 

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  3. X. Wang, F. Blaabjerg, and P. C. Loh, "Virtual RC damping of LCL filtered voltage source converters with extended selective harmonic compensation," IEEE Trans. on Power Electron, Vol. 30, No. 9, pp. 4726-4737, Sep. 2014. 

  4. J. Xu, S. Xie, and T. Tang, "Active damping-based control for grid connected LCL-filtered inverter with injected grid current only," IEEE Trans. Ind. Electron, Vol. 61, No. 9, pp. 4746-4758, Sep. 2014. 

  5. S. Parker, B. McGrath, and D. G. Holmes, "Regions of active damping control for LCL filters," IEEE Trans. Ind. App, Vol. 50, No. 1, pp. 424-432, Jun. 2014. 

  6. M. Liserre, F. Blaabjerg, and A. DellAquila, "Step-by-step design procedure for a grid-connected three-phase PWM voltage source converter," Int. J. Electron, Vol. 91, No. 8, pp. 445-460, Aug. 2004. 

  7. D. N. Zmood and D. G. Holmes, "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. 

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  8. P. Mattavelli, F. Polo, F. Dal Lago, and S. Saggini, "Analysis of controldelay reduction for the improvement of UPS voltage-loop bandwidth," IEEE Trans. Ind. Electron, Vol. 55, No. 8, pp. 2903-2911, Feb. 2008. 

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