단상 전압 소스 인버터의 고조파 왜곡 보상을 위한 비례다중 공진 제어기에 관한 연구
A study on proportional multiple-resonance controller for harmonic distortion compensation of single phase VSIs
0
조회
0
다운로드
0
인용
0
참고문헌
키워드
초록
본 논문에서는 단상 전압 소스 인버터 (VSIs)의 강인한 출력 전압 제어를 위한 디지털 제어기 구현과 총 고조파 왜곡(T.H.D.v)분석을 포함한 시뮬레이션 및 실험 결과를 제시한다. 일반적으로 VSI는 내부 루프의 전류 제어기에 비례 적분(PI) 제어기를 사용하고 외부 루프의 전압 제어기에 비례 공진 (PR) 제어기가 사용된다. 그러나, 비선형 부하에서 여전히 3차, 5차 및 7차와 같은 고차고조파 왜곡이 발생한다. 따라서 본 논문에서는 고조파 왜곡을 억제하기 위해 홀수 고조파 주파수에 대한 공진 제어기를 포함한 비례 다중 공진 (PMR) 제어기를 제안한다. VSI 플랜트용 컨트롤러의 주파수 응답을 분석하고 PMR 컨트롤러를 설계합니다. 시뮬레이션을 통해 PI와 PMR을 전압 제어기로 사용할 때 출력 전압의 총 고조파 왜곡 특성을 비교 검증합니다. 선형 및 비선형 하중 조건이모두 고려되었습니다. 마지막으로 PMR 제어기를 3kW급 VSIs 프로토 타입에 적용하여 그 유효성을 입증하였다.
Abstract
In this paper, simulation and experimental results are presented, including the implementation of a digital controllerfor robust output voltage control of a single-phase voltage source inverters (VSIs) and total harmonic distortion(T.H.D.v) analysis. Typically, the VSIs uses a proportional integral (PI) controller for the current controller on the innerloop and a proportional resonant (PR) controller for the voltage controller on the outer loop to control the outputvoltage. However, non-linear loads still produce high-order odd harmonic distortion. Therefore, in this paper, aproportional multiple resonance (PMR) controller with a resonance controller for odd harmonic frequencies isproposed to suppress harmonic distortion. Analyze the frequency response of controllers for VSI plants and designPMR controllers. Through simulation, the total harmonic distortion characteristics of the output voltage are comparedand verified when PI and PMR are used as voltage controllers. Both linear and non-linear loading conditions wereconsidered. Finally, the effectiveness of the PMR controller was demonstrated by applying it to a 3kW VSIs prototype
참고문헌 (13)
- M. Parvez, "Comparative Study of Discrete PI and PR Controls for Singlehase UPS Inverter", IEEE Access, 8, pp.45584~45595 (2020)[DOI]
- Fadia Sebaaly, "Novel Current Controller Based on MPC With Fixed Switching Frequency Operation for a Grid-Tied Inverter", IEEE Transactions on Industrial Electronics, 65(8), pp.6198~6205 (2018), Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE)[DOI]
- Majid Sanatkar‐Chayjani, "Simple digital current control strategy for single‐phase grid‐connected converters", IET Power Electronics, 8(2), pp.245~254 (2015), Institution of Engineering and Technology (IET)[DOI]
- 박지호, "UPS 인버터의 성능 개선을 위한 강인한 2중 디지털 제어기의 설계", 전력전자학회 논문지, 8(2), pp.116~127 (2003), 전력전자학회
- A. NASIRI, "Series-Parallel Active Filter", Uninterruptible Power Supply System, 2004, pp.32(11), 1151~1163[DOI]
- Frede Blaabjerg, "Renewable Energy Devices and Systems – State-of-the-Art Technology, Research and Development, Challenges and Future Trends", Electric Power Components and Systems, 43(12), pp.1319~1328 (2015), Informa UK Limited[DOI]
- 박지호, "UPS 인버터의 디지털 제어기 및 모니터링 시스템의 개발", 전자공학회논문지 - SC, 44(1), pp.1~11 (2007), 대한전자공학회
- Dipankar De, "Decentralized Parallel Operation of Inverters Sharing Unbalanced and Nonlinear Loads", IEEE Transactions on Power Electronics, 25(12), pp.3015~3025 (2010), Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE)[DOI]
- Lei Yang, "A Robust Dual-Loop Current Control Method With a Delay-Compensation Control Link for LCL-Type Shunt Active Power Filters", IEEE Transactions on Power Electronics, 34(7), pp.6183~6199 (2019), Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE)[DOI]
- C. Rech, "A modified discrete control law for UPS applications", IEEE Transactions on Power Electronics, 18(5), pp.1138~1145 (2003), Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE)[DOI]
- P.C. Loh, "Analysis of Multiloop Control Strategies for LC", CL, IEEE Transactions on Industry Applications, pp.2005, 41(2)[DOI]
- Qiangsong Zhao, "Novel Fractional-Order Repetitive Controller Based on Thiran IIR Filter for Grid-Connected Inverters", IEEE Access, 10, pp.82015~82024 (2022), Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE)[DOI]
- H. Jiang, "An individual sequencing control strategy for three-phase foureg inverter under unbalanced loads", Energy Reports, 9(10), pp.256~266 (2023)[DOI]