Abstract
This paper proposes an analysis of voltage delay and compensation for current control in H-Bridge Multi-Level (HBML) inverters for a medium voltage motor drive with vector control. It is shown that the expansion and modularization capability of the HBML inverter is improved in case of using Phase-Shifted Pulse Width Modulation (PSPWM) since individual inverter modules operate more independently. But, the PSPWM of HBML has a phase difference between reference voltage and real voltage, which can cause instability in the current regulator at high speed where the ratio of the sampling frequency to the output frequency is insufficient. This instability of the current regulator is removed by adding a proposed method which compensate a phase difference between reference voltage and real voltage. The proposed method is suitable for HBML inverter controlled by PSPWM with low switching frequency and high speed motor drive. The validity of the proposed method is verified experimentally on 6,600[V] 1,400[kW] induction motor fed by an 13-level HBML inverter.
본 논문에서는 고전압 전동기 가변속 장치인 H-브릿지 멀티레벨(H-Bridge Multi-Level; HBML) 인버터를 이용한 유도 전동기 벡터 제어시 인버터의 출력 전압 위상 지연 현상을 해석하고 전류 제어기의 보상 기법을 제시하였다. Phase-Shifted Pulse Width Modulation (PSPWM) 기법을 적용한 HBML 인버터는 개별 인버터 모듈이 독립적으로 동작할 수 있어서 확장성과 모듈화 능력이 향상되는 장점이 있다. 그러나 이러한 PSPWM을 적용한 HBML 인버터는 기준 전압과 실제 전압 사이에 위상 차이가 있기 때문에 출력 주파수에 대한 샘플링 주파수의 비율이 충분하지 않은 고속 영역에서 전류 제어기를 불안정하게 하는 원인이 된다. 전류 제어기의 불안정성은 기준 전압과 출력 전압의 위상 차이를 보상하는 제안된 방법을 추가함으로써 제거하였다. 본 방법은 인버터의 스위칭 주파수가 낮고, 전동기 속도가 높은 조건에서 PSPWM을 이용한 HBML 인버터 시스템에 효과적이며, 13레벨로 구성된 HBML 인버터로 구동되는 6,600[V] 1,400[kW] 유도전동기 실험을 통해 제안된 방법의 타당성을 입증하였다.
