마이크로그리드 응용을 위한 정지 및 동적 기준 프레임 비교

Core Concepts

정지 및 동적 기준 프레임에서 마이크로그리드 전압 및 전류 제어기 구현을 비교하고 각 토폴로지의 성능을 평가한다.

Abstract

이 논문은 마이크로그리드 응용을 위한 정지 및 동적 기준 프레임에서의 전압 및 전류 제어기 구현을 비교한다.

1차 제어: 마이크로그리드의 전력 공유, 전압 및 주파수 조절을 담당하는 1차 제어 계층을 설명한다. 이 계층은 마이크로그리드 안정성을 유지하기 위해 전력 변환기에 제어 신호를 보낸다.

내부 제어 루프:

정지 기준 프레임(αβ): PR 제어기를 사용하여 전압 및 전류를 제어한다. PR 제어기는 공진 주파수 주변에서 높은 이득을 가지며, 주파수 적응형 PR 제어기를 제안한다.
동적 기준 프레임(dq): PI 제어기를 사용하여 전압 및 전류를 제어한다. PI 제어기는 DC 신호를 조절할 수 있지만 불균형 조건에서는 성능이 저하된다.

시뮬레이션 결과:

정지 기준 프레임과 동적 기준 프레임 모두 전압 및 전류 추적 성능이 우수하다.
정지 기준 프레임의 THD가 동적 기준 프레임보다 더 높다.
정지 기준 프레임의 유효 전력 측정이 더 정확하다.

Stats

정지 기준 프레임의 출력 전압 THD는 1.19%이다.
동적 기준 프레임의 출력 전압 THD는 0.41%이다.

Quotes

없음

Key Insights Distilled From

Stationary and Dynamic Reference Frame Comparison Based Microgrid Application

by Ilyas Bennia... at arxiv.org 04-02-2024

https://arxiv.org/pdf/2404.00040.pdf

Deeper Inquiries

마이크로그리드 운전 모드 전환 시 정지 및 동적 기준 프레임 제어기의 성능 비교는 어떨까?

이 연구에서는 정지 및 동적 기준 프레임에서의 제어기 구현을 비교하고 시뮬레이션 결과를 통해 각 토폴로지의 성능을 보여주었습니다. 정지 기준 프레임에서는 PR 컨트롤러를 사용하고, 동적 기준 프레임에서는 PI 컨트롤러를 사용했습니다. 시뮬레이션 결과를 통해 두 제어기 모두 안정적인 성능을 보였지만, 정지 기준 프레임에서는 산란 왜곡이 더 높았습니다. 또한, 정지 기준 프레임에서의 측정된 유효 전력은 더 정확했지만, 동적 기준 프레임에서의 측정된 산란 왜곡은 더 낮았습니다. 이러한 결과는 정지와 동적 기준 프레임에서의 제어기 성능 차이를 명확히 보여주었습니다.

강건성 향상을 위한 정지 및 동적 기준 프레임 제어기의 방안은 무엇일까?

강건성 향상을 위해 정지 기준 프레임에서는 PR 컨트롤러의 높은 산란 왜곡을 줄이기 위해 주파수 적응 PR 컨트롤러가 제안되었습니다. 이 컨트롤러는 PLL을 사용하여 고정된 대신 공진 주파수를 추정하여 산란 왜곡을 최소화합니다. 또한, PI 컨트롤러를 사용하는 동적 기준 프레임에서는 양상 구성 이론에 기초하여 양상 구성 요소를 사용하여 양상 및 음상 전류를 각각 제어하는 두 개의 PI 레귤레이터를 사용합니다. 이를 통해 각각의 참조 프레임 내에서 전류를 제어함으로써 강건성을 향상시킵니다.

마이크로그리드 내부 제어 루프 외에 상위 계층 제어와의 상호작용이 미치는 영향은 무엇일까?

마이크로그리드의 내부 제어 루프는 상위 계층 제어와의 상호작용을 통해 전체 시스템의 안정성과 성능에 영향을 미칩니다. 상위 계층 제어는 주로 드룹 제어 기법이나 가상 임피던스 루프와 같은 기술을 사용하여 전압 및 주파수 조절을 담당하며, 내부 루프는 전압 및 전류 출력을 조절합니다. 내부 루프는 VSIs와 직접 상호작용하여 인버터 상태 변수를 조절하고 PWM 기술에 의해 변조된 출력 전압 참조를 계산합니다. 이러한 상호작용을 통해 마이크로그리드의 안정성과 성능을 향상시키며, 전체 시스템의 효율성을 높이는 역할을 합니다.