The Transactions of the Korean Institute of Power Electronics (전력전자학회논문지)

The Korean Institute of Power Electronics (전력전자학회)
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Single Phase 5-level Inverter with DC-link Switches

DC링크 스위치를 갖는 단상 5레벨 인버터

  • 최영태 (영진전문대학 신재생에너지전기계열) ;
  • 선호동 (경북대 대학원 전자전기컴퓨터학부) ;
  • 박민영 ((주)LG전자 AC제어연구소) ;
  • 김흥근 (경북대 IT대학 전기공학과) ;
  • 전태원 (울산대 전기전자정보시스템공학부) ;
  • 노의철 (부경대 전기공학과)
  • Received : 2011.01.10
  • Accepted : 2011.03.30
  • Published : 2011.06.20
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Abstract

This paper proposed a new multi-level inverter topology based on a H-bridge with two switches and two diodes connected to the DC-link. The output voltage of the proposed topology is quite closer to a sinusoidal waveform compared with a typical single phase inverter. The proposed multi-level inverter is applicable to a power conditioning system for renewable energy sources, and it can be also used as a building block of a cascaded multi-level inverter for a high voltage application. In case of conventional H-bridge type or NPC type multi-level inverter, 8 controllable switches are used to obtain a 5 level output voltage, but the proposed multi-level inverter requires only 6 controllable switches. Thus the circuit configuration is quite simple, reliable and cost-effective implementation is possible. The efficiency can be improved owing to the reduction of the switching loss. A new PWM method based on POD modulation is suggested which requires only one carrier signal. The switching sequence to make the capacitor voltage balanced is also considered. The feasibility is studied through simulation and experiment.

본 논문에서는 기존의 멀티레벨 인버터와는 달리 DC링크단에 스위치를 설치함으로써 성능을 향상시킨 새로운 형태의 H-브리지 멀티레벨 인버터를 제안한다. 제안된 방식은 계통 연계형 단상 멀티레벨 인버터로서 기존의 단상인버터에 비하여 출력 전압 파형이 정현파에 가깝고, 고압 대용량 시스템용 멀티레벨 인버터로의 확장도 용이할 뿐만 아니라 직렬연결을 통하여 간단히 전압레벨을 확장할 수 있다는 장점을 갖는다. 동일한 5레벨의 경우 기존의 H-브리지 직렬형이나 NPC형 멀티레벨 인버터는 가제어 스위치가 8개 사용되는 반면에 제안한 멀티레벨 인버터는 가제어 스위치가 6개 사용되기 때문에 회로 구성이 간단하여 신뢰도가 높고 경제적인 구현이 가능하고 스위칭 손실이 줄어서 효율이 향상되는 특징이 있다. POD 변조기법을 기반으로 하여 반송파 신호 하나만을 사용하는 새로운 PWM 방법을 제시하였으며 DC링크 커패시터 전압의 균형을 위한 스위칭 시퀀스에 대해서도 검토하였다. 제안된 토폴로지의 타당성을 시뮬레이션과 실험을 통하여 확인하였다.

Keywords

References

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