Journal of the Institute of Electronics Engineers of Korea SC (전자공학회논문지SC)

The Institute of Electronics and Information Engineers (대한전자공학회)
권호 표지

A Disturbance Observer-Based Robust Controller Against Load Variations in a Single Phase DC/AC Inverter System

단상 DC/AC 인버터 시스템의 부하변동을 고려한 외란 관측기 기반 제어기

  • Kim, Sung-Jong (Department of Electrical Engineering, Myongji University) ;
  • Jeong, Yu-Seok (Department of Electrical Engineering, Myongji University) ;
  • Son, Young-Ik (Department of Electrical Engineering, Myongji University)
  • Published : 2007.07.25
Download PDF
⟨ Previous Next ⟩

Abstract

Output voltage waves of a DC/AC inverter system are likely to be distorted if variable loads e.g. motors or rectifiers exist in the output terminal. This paper designs a disturbance observer-based PI-controller for a single-phase inverter system that is robust against load changes. In this Paper, we regard the output voltage changes due to various loads as disturbances of the control system. Then we design a disturbance observer for estimation of the disturbances caused by the load current and any other error sources (such as parameter uncertainties and model mismatches etc.). In order to test the performance of the proposed control law, simulation studies are carried out for a single-phase inverter system using SimPowerSystem of Matlab Simuink. Compared to a simple PI-control, the disturbance observer-based controller shows enhanced performance in transient responses for step load changes.

본 논문에서는 광범위하게 적용되고 있는 단상 인버터 시스템에 대한 강인성을 향상시키기 위해 외란관측기 기반의 PI-제어기 설계 방법을 제안한다. 출력 단에 모터나 정류기와 같은 가변부하가 존재할 경우, 인버터의 출력 전압은 변동하기 쉬우며 바람직하지 않은 과도현상을 보일 수 있다. 본 논문에서는 가변부하에 의해 발생하는 출력 전압의 변화를 시스템의 외란에 의한 결과를 간주하여 부하 전류와 시스템의 불학실성에 의한 오차 (파라미터 변화나 잘못된 모델링과 같은)를 보상하는 외란관측기 기반 제어기를 설계한다. Matlab Simuink의 SimPowerSystem을 이용하여 단상 인버터 시스템에 대한 외란관측기 기반 제어기의 성능을 입증한다.

Keywords

References

  1. P. Mattavelli, 'An Imploved Deadbeat Control for UPS Using Disturbance Observers', IEEE Trans. on Industrial Electronics, Vol. 52 No. 1, pp. 206-212, 2005. 2 https://doi.org/10.1109/TIE.2004.837912
  2. M. J. Ryan, W. E. Bnunsickle, R. D. Lorenz, 'Control Topology Options for Single-phase UPS Inverters', IEEE Trans. on Industry Applications, Vol. 33, No. 2, pp. 493-500, 1997. 3 https://doi.org/10.1109/28.568015
  3. 김제홍, 손재현, '전력용 능동필터형 무정전 전원장치', 전자공학회논문지, 36권 4호, pp. 53-59, 1999. 12
  4. 최영진, 양광진, 정완균, 김흥록, 서일홍, '강인성과 제어 성능을 고려한 외란 관측기의 설계 (1) : 2차 시스템에 대한 이론적 해석', 제어.자동화시스템공학 논문지, 8권 8호, pp. 655-663, 2002. 8
  5. 김홍록, 최영진, 서일홍, 정완균, 박명관, 이경호, '강인성과 제어 성능을 고려한 외란 관측기의 설계 (2) : 광디스크 드라이브 서보 시스템에의 적용실험', 제어.자동화시스템공학 논문지, 9권 4호, pp. 270-276, 2003. 4
  6. 김성종, 신명준, 손영익, 김갑일, 임승철, 강환일, '부하변동이 존재하는 DC 모터의 속도 제어를 위한 외란관측기 설계', 정보 및 제어 학술대회 논문집, pp. 133-135, 2006. 10
  7. 장영범, DSP 이론과 실무, 생능출판사, 2006
  8. 정동화, 전력전자 및 전동기제어, 인터비젼, 2006
  9. On-line documents powersys.pdf at http://www.mathworks.com
  10. E. C. Chang, J. F. Chen, T. J. Liang, 'DSP-Based Terminal Sliding Mode Control with Difference Equation Grey Prediction for DC/AC Inverters', submitted to IET Electric Power Applications, 2007