본 논문에서는 매트릭스 컨버터의 입력 필터를 설계하고 실험을 수행한 후 입력 파형 비교를 통하여 타당성을 검증하고 분석한다. 매트릭스 컨버터는 18개의 양방향 스위치로 구성되어 있으며, 출력 전압을 합성하기 위해 각각의 스위치가 실시간으로 빠르게 온-오프 한다. 이러한 스위칭 과정에서 고차 고조파가 발생하고, 이 고조파는 매트릭스 컨버터 주위에 연결된 각종 기기에 영향을 미친다. 이러한 영향을 줄이기 위해 설치한 것이 입력필터이다. 본 논문에서는 적절한 입력필터의 소자값을 계산해 내는 과정을 설명하고 이를 구현한 후, 실험을 통해 필터의 설치 전후의 입력 전류 고조파 왜곡율(THD) 등 파형의 변화를 비교하여 설계 값의 타당성과 필터의 적정성을 알아본다.
최근 전력변환장치 및 전동기 드라이버에서 전력용스위칭 소자의 사용 증가와 관련하여 고조파 저감 및 역율개선에 대한 관심이 증가되어지고 있다. 더욱이 유럽 및 미국에서는 전력변환 장치에 대한 고조파 저감 및 역율개선에 대한 규격들(IEC 555-2, IEEE 519)이 정립되어 많은 전기.전자 산업. 가전 제품들이 이 규격에 근거한 전고조파 왜형(total harmonic distortion)에 대하여 제한을 받고 있다. 적절히 설계되어진 역율개선(power factor correction) 회로들은 공급 전원과 동상이며 정현파형상의 전류를 상용 전원에 제공하며 규격에서 제한된 고조파 성분을 제거하는 역할을 한다. 본고에서는 이들 고조파 제한에 관한 규격에 대하여 고찰하고 전력 변환 장치에 대한 입력전원의 고조파 저감 및 역율개선에 대하여 지금까지 개발 및 연구되어진 PFC 회로 및 제어기법에 대하여 고찰하고자 한다.
최근, 국가적인 차원에서 추진되고 있는 대체에너지 전원은 배전계통에 연계되어 운용되는 특성을 가지고 있다. 이들 전원은 대부분 반도체를 이용한 전력변환기기를 사용하기 때문에 60Hz의 상용주파수의 정수배에 해당되는 주파수 성분의 전류를 발생시켜 전력계통에 역으로 유출하게 된다. 계통에 유입된 고조파는 배전선로와 변압기 등의 계통 각 구성요소의 임피던스에 의하여 고조파전압을 발생시켜, 다른 기기에 왜곡된 파형의 전압을 공급하게 되어, 기기의 정상적인 동작을 방해하거나 경우에 따라서는 기기를 손상시키는 원인이 되기도 한다. 따라서 본 연구에서는 이들 고조파 발생기기가 계통에 악영향을 미치지 않는 적정한 레벨의 고조파 수준을 산정하는 알고리즘을 제시하고, 이 값을 근거로 고조파를 억제하는 대책방안을 제시하고자 한다.
Journal of the Korea Institute of Information and Communication Engineering
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v.13
no.12
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pp.2618-2624
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2009
Harmonics (or distortion in wave form) has always existed in electrical power systems. It is harmless as long as its level is not substantial. However, with the recent rapid advancement of power electronics technology, so-called nonlinear loads, such as variable frequency drives for motor power/speed control, are increasingly finding their way to shipboard or offshore applications. In this paper a new approach to direct torque control (DTC) of induction motor drive is presented. In comparison with the conventional DTC methods the inverter switching frequency is constant and is dramatically increased, requiring neither any increase of the sampling frequency, nor any high frequency dither signal. The well-developed space vector modulation technique is applied to inverter control in the proposed DTC-based induction motor drive system, thereby dramatically reducing the current harmonics. As compared to the existing DTC approach with constant inverter switching frequency, the presented new approach does not invoke any concept of deadbeat control, thereby dramatically reducing the computations.
The Proceedings of the Korean Institute of Illuminating and Electrical Installation Engineers
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v.11
no.5
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pp.67-73
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1997
인버터의 출력파형에 포함되는 고조파를 저감하기 위하여 소프트웨어에 의하여 W형태와 M형태의 펄스 폭변조 신호로 구동되는 3상 5레벨 PWM인버터를 구현하였고, 인버터의 출력전압의 종합 고조파 왜율은 비교 분석하였다. 제안한 M형 펄스 폭 변조 제어에 의하면 PWM 인버터의 종합 고조파가 크게 낮출 수 있어 인버터 응용 시스템의 성능을 향상시킬 수 있다. W형 및 M형의 펄스 폭 변조제어 3상 5레벨 PWM 인버터를 구현하여 인버터 출력전압의 종합 고조파 왜율을 5〔%〕이하로 유지됨을 입증하였다.
Journal of the Korean Institute of Illuminating and Electrical Installation Engineers
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v.20
no.3
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pp.84-89
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2006
Tripping of residual current protective devices(RCPDs) caused by harmonics has been continuously reported, but no literature is available on the behavior of RCPDs caused by harmonics. This paper, in order to find out the effects of harmonics on RCPDs, investigated the present condition on malfunction of RCPDs and measured harmonics at buildings where nuisance tripping of RCPDs was often occurred. Also, the operational characteristics of RCPDs were tested by the harmonics synthesizer that can generate distorted waveform. Results of experiment detected that there was minimum tripping current of RCPDs when third harmonic added to the fundamental frequency. And it was found that the leakage current to cause tripping of RCPDs increased with more higher order harmonics added to the fundamental frequency.
The Journal of Korean Institute of Communications and Information Sciences
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v.13
no.6
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pp.529-534
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1988
This paper describes a new method to eliminate some selected harmonics in PWM waveforms using the Walsh series which substitute the linear algebraic equations for the nonlinear equations required in the Fourier series harmonic elimination. In addition, this method is simulated to synthesize periodic PWM waveforms and compare the Walsh analysis with the FOurier analysis, Experimental results are shown that a singel-phase PWM waveforms are identified with the proposed Walsh Series.
디지털신호의 변조에는 기본적으로 진폭 편이 변조(ASK: Amplitude-Shift Keying), 주파수 편이 변조(FSK: Frequency-Shift Keying), 위상 편이 변조(PSK: Phase-Shift Keying) 등의 세 가지 방법이 있다. 본 논문에서는 표본클록 합성계수 방식에 관한 이론을 고찰하고, 클록초기치 누적방식의 DDFS를 이용하여 위에서 언급한 변조방법을 실현할 수 있는 주파수 도약 대역 확산 통신에 적합한 변조기를 구현하였다. 또한, 합성된 출력주파수 의 정현파형에 대한 스펙트럼 분석과 PN(Pseudo Noise) 부호를 사용한 순시적인 주파수 도 약 상태, 위상제어의 가능성 등을 확인한 결과 실험으로부터 다음과 같은 결과를 얻었다. 첫 째, 합성된 출력주파수는 주파수 Index에 따라 기준주파수에 정확히 정수배가 되며, 둘째, 합성된 정현파형의 스펙트럼으로 기본파와 여러 고조파의 크기를 비교하여 본 결과 50[dB] 이상의 차이가 남으로서 고조파 성분들이 상당히 감소되었음을 확인하였고, 셋째, PN 코드 를 사용하여 순시적인 주파수 도약 상태를 확인하여 본 결과 스위칭 시간이 빠르기 때문에 주파수 도약 특성이 뛰어남을 알 수 있었으며 또한, 누산기의 set/reset 상태를 변화시킴에 따라 위상이 제어됨을 입증하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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