Swapping switching pattern for improving modular characteristics and ensuring the same aging of cascaded H-bridge multilevel inverter

Cascaded H-bridge 멀티레벨인버터의 모듈화 특성 개선과 동일 수명 보장을 위한 스와핑 스위칭 패턴

Cascaded H-bridge 멀티레벨인버터의 스위칭 패턴을 기본파 생성을 위한 저주파 동작과 파형 개선 목적의 고주파 PWM 스위칭 패턴으로 구분하여 스위칭 손실을 감소시킬 수 있지만 입력단의 DC 독립전압원은 각 H-bridge 모듈이 담당하는 출력전압의 레벨에 따라 용량의 차이가 발생한다. 이는 각 H-Bridge 모듈 스위치의 전류 스트레스 차이를 의미하며, 이로 인해 H-bridge 모듈별 수명 차이를 발생시킨다. 본 논문에서는 용량 창이에 따른 모듈 특성 개선과 인버터 수명 문제를 해결하기 위하여 기존의 다중 반송파 정현 펄스폭 변조방식에 스와핑 스위칭 방법을 적용하여 Cascaded H-bridge 멀티레벨인버터에 적용함으로써 스위칭 손실 개선과 함께 각 H-bridge 별 담당 부하 전력을 동일하게 하여 동일 전류 정격 스위치의 사용을 가능하게 한다. 제안된 스와핑 스위칭 패턴을 PD, POD, APOD방식으로 구현하고 이론적 분석과 시뮬레이션을 통해 타당성을 검증한다.