계통연계인버터의 안정도 및 고조파억제 성능 향상을 위한 DSOGI-FLL 기반 상태궤환 제어기법 연구 (Stability and Harmonic Suppression Enhancement of Grid-Connected Inverter Using the DSOGI-FLL and Multi-Resonance State Feedback Control under Grid Uncertainty)

서지정보

· 발행기관 : 한국산학기술학회
· 수록지 정보 : 한국산학기술학회논문지 / 24권 / 5호 / 1 ~ 10페이지
· 저자명 : 윤승진, 김병기, 김찬수, 남양현, 김대진

초록

본 논문은 Point of Common Coupling (PCC)의 전압에 고조파 왜곡이 포함되어 있을 때 LCL 필터를 사용하는 3상 계통연계 인버터의 계통 전압 주파수 추종 성능과 고조파 억제 성능을 향상시키기 위한 전류제어기법을 제시한다. 이를 위해 주파수 변동에 대응하고 보다 정확도 높은 주파수 추종성능 확보가 가능한 Dual Second Order Generalized integrator(DSOGI) 기반 Frequency Lock Loop(FLL) 기법을 적용하였으며 전류 품질 향상을 위해 계통의 고조파 왜곡 현상을 억제하는 DSOGI 기반 다중 공진제어기를 사용하는 상태궤환 제어기법이 제시된다. 일반적으로 주파수 변동에 따라 계통전압의 주파수 추종 성능이 저하될 경우 고조파 왜곡 현상을 보상하는 공진 제어기의 성능저하가 나타나게 되며 이는 인버터 전류 품질에 심각한 영향을 미치게 된다. 이러한 현상을 해결하기 위해 Phase Lock Loop 기법을 통해 계통전압 주파수를 추종하고 추종된 주파수를 공진제어기에 활용하는 기법이 제안되었으나 해당 기법은 안정적인 계통 하에서 효과적으로 고조파 왜곡 현상을 억제하는 반면 계통의 외란에 의한 주파수 변동 및 열화에의한 시스템 파라미터의 변화와 같은 상황에 대응하지 못하는 한계를 가지고 있다. 이러한 문제를 해결하기 위해 본논문은 계통 주파수 변동 하에서도 효과적으로 계통 주파수를 추종하는 DSOGI-FLL 기법을 사용하여 적분-공진 상태궤환제어 기법에서 요구하는 실제 계통 주파수를 빠르게 추종하고 이를 궤환신호로 사용하여 계통 주파수 변동이나 계통위상각 도약 조건과 같은 갑작스런 상황에도 대응 할 수 있도록 하였다. 또한, 체계적인 이득값 선정을 위해 DLQR을 사용하여 다수의 극점을 선택하여 이득값을 구하는 어려움을 해결하고 체계적인 방식으로 제어에 필요한 이득값을 구현할수 있도록 하였다.

영어초록

This paper presents a frequency-adaptive integral-resonant full-state feedback control based on the DSOGI-FLL to improve the frequency tracking performance and harmonic suppression ability for inductive-capacitive-inductive (LCL) filtered grid-connected inverter (GCI) under grid disturbance, such as the grid frequency variation, system parameter uncertainty, and grid voltage harmonic distortion.
Generally, the frequency tracking performance of the grid voltage deteriorates due to the grid disturbance. This degradation also affects the harmonic suppression performance of the resonance controller, which can seriously affect the quality of the inverter current. A technique was proposed to solve this problem: a PLL tracked the grid voltage frequency and utilized the frequency information in the resonance controller. On the other hand, the performance of the resonance controller significantly degraded in situations, such as system parameter variations or grid voltage harmonic distortion. This paper estimated the grid frequency through DSOGI-FLL to address this issue. The estimated grid frequency was used to modify the frequency information in the augmented resonant controller to produce high-quality grid currents even under both distorted grid voltages and grid currents even under both distorted grid voltages and grid frequency variation. The PSIM simulation was performed to verify the effectiveness and robustness of the proposed control scheme.

참고자료

· 없음