LCL필터의 순시 인덕턴스 변화를 고려한 계통 연계형 인버터의 적응형 능동댐핑 기법

Abstract

LCL필터는 인버터의 Pulse Width Modulation(PWM) 동작으로부터 발생한 스위칭 고조파를 감쇄하기 위해 널리 쓰인다. 하지만, 공진으로 인한 안정도 문제를 해결해야 하는 단점을 가진다. 이런 단점을 해결하기 위한 많은 해결방법이 제시되어 왔다. 이중 노치필터를 이용한 능동 댐핑 기법은 추가적인 센서와 수동소자 없이 사용할 수 있는 효과적인 방법으로써 제시 되어왔다. 그러나 이 방법은 필터의 파라미터 변화로 인한 공진점 변화에 민감한 문제점을 가지고 있다. 본 논문에서는 전류에 따라 변하는 필터의 파라미터 변화를 고려하는 적응형 노치필터 개념을 제안하였다. 제안된 적응형 특성 덕분에 필터의 사이즈와 가격측면에서 유리한 장점이 있다. 뿐만 아니라 적응형 노치필터는 좁은 주파수 밴드를 가지도록 설계 될 수 있는데, 이것은 위상감소를 줄여주어 전체 시스템의 대역폭을 높게 확보할 수 있는 장점 또한 가지고 있다. 시뮬레이션과 실험을 통해 제안하는 기법의 타당성을 증명하였다. |LCL-filter is broadly utilized to attenuate the switching harmonic ripple generated from the PWM (Pulse Width Modulation) based converters and inverters. However, due to the resonance problem the stability issue should be overcome. Among many solutions, notch filter based active damping is effective solution for not needing additional sensor and damping resistor. But that strategy is vulnerable to filter parameter variation, which varies the resonant frequency. This paper proposes adaptive notch filter concept for a single-phase inverter in considering parameter variation of two inductors with respect to current. Due to that estimation performance, it provides with a size and cost-effective solution for selecting filter materials. Also, this adaptive filter can be designed narrower, which realizes less phase attenuation, thereby securing more loop gain of total system. Therefore, current control loop secures higher bandwidth. Simulation and experimentation verification of the proposed method is given through 2.2kW voltage source inverter prototype.; LCL-filter is broadly utilized to attenuate the switching harmonic ripple generated from the PWM (Pulse Width Modulation) based converters and inverters. However, due to the resonance problem the stability issue should be overcome. Among many solutions, notch filter based active damping is effective solution for not needing additional sensor and damping resistor. But that strategy is vulnerable to filter parameter variation, which varies the resonant frequency. This paper proposes adaptive notch filter concept for a single-phase inverter in considering parameter variation of two inductors with respect to current. Due to that estimation performance, it provides with a size and cost-effective solution for selecting filter materials. Also, this adaptive filter can be designed narrower, which realizes less phase attenuation, thereby securing more loop gain of total system. Therefore, current control loop secures higher bandwidth. Simulation and experimentation verification of the proposed method is given through 2.2kW voltage source inverter prototype.