• 전력전자학회:학술대회논문집
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• 전력전자학회 2018년도 추계학술대회
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• pp.215-216
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• 2018

본 논문에서는 Carrier-Based Pulse Width Modulation(CBPWM)을 사용한 Active Neutral Point Clamped (ANPC) 인버터의 안정적인 고장 허용 운전을 위한 중성점 전압 균형 제어 기법을 제안한다. 제안된 기법은 ANPC 인버터를 구성하고 있는 전력 반도체 스위치의 고장으로 인한 고장 허용 운전 시, 출력 특성이 저하되는 문제점을 해결하기 위해 스위칭 조합의 재구성과 기준 출력전압의 변조를 통한 중성점 전압 균형을 유지한다. 제안된 기법의 타당성은 RT-BOX를 통한 HIL 시뮬레이터를 이용하여 확인하였다.

• 전력전자학회논문지
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• 제24권2호
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• pp.120-126
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• 2019

This study proposes a neutral voltage balance control scheme for stable fault-tolerant operation of an active neutral point clamped (ANPC) inverter using carrier-based pulse width modulation. The proposed scheme maintains the neutral voltage balance by reconfiguring the switching combination and modulating the reference output voltage in order to solve the degradation of the output characteristic in the fault tolerant operation due to the fault of the power semiconductor switch constituting the ANPC inverter. The feasibility of the proposed control scheme is confirmed by HIL experiment using RT-BOX.

• 전력전자학회논문지
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• 제8권3호
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• pp.292-298
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• 2003

교류전동기의 가변속 운전에 사용되는 삼상 인버터에는 두개 또는 세개의 전류센서가 장착되며 이를 이용하여 삼상 교류전류를 측정한다. 전류센서의 갯수를 줄이기 위하여 개발된 것이 직류링크에 한개의 전류센서로 직류전류를 측정하고 측정된 전류 값과 스위칭 상태로부터 삼상 교류전류를 추정하는 방법이다. 전류를 정확히 측정하려면 스위칭 상태가 최소 측정시간 이상 유지되어야 하며, 이를 위한 펄스폭 조정과 이에 따른 전압 왜곡의 보상 방법이 연구되어 왔다. 그러나 기존에 발표된 방식들은 공간벡터 전압변조법에는 적합하지만 산업체에서 널리 쓰이는 펄스폭 변조 방식인 삼각파 비교법에 적용하기에는 어려운 면이 많다. 본 연구에서는 삼각파 비교법에 적합한 전류 측정 방식과 전압왜곡 보상 방식을 제안하고 이의 타당성을 실험을 통하여 검증하였다.

• 전력전자학회논문지
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• 제19권4호
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• pp.376-382
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• 2014

This paper proposes the pulse width modulation (PWM) control strategy for low-speed operation in the three-level neutral-point-clamped (NPC) inverters based on the bootstrap gate drive circuit. As a purpose of the cost reduction, several papers have paid attention to the bootstrap circuit applied to the three-level NPC inverter. However, the bootstrap gate driver IC cannot generate the gate signal to the IGBT for low-speed operation, because the bootstrap capacitor voltage decreases under the threshold level. For low-speed operation, the dipolar and partial-dipolar modulations can be the effective solution. However, these modulations have drawbacks in terms of the switching loss and THD. Therefore, this paper proposes the PWM control strategy to operate the inverter at low-speed and to minimize the switching loss and harmonics. The experimental results are presented to verify the validity on the proposed method.

• Journal of Electrical Engineering and Technology
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• 제12권1호
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• pp.225-229
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• 2017

This paper describes the loss analysis based on load conditions of the air conditioning compressor motors using variable dc-link voltage. The losses of PMSM (Permanent Magnet Synchronous Motor) should be analyzed by the PWM (Pulse Width Modulation) output of inverter. The harmonic loss by the PWM cannot consider that using the current source analysis of the inverter. In addition, when the voltage of dc-link is variable with the condition of variable speed and load conditions in motor, the losses of motor are also changeable, however it is hard to analyze those losses by only electromagnetic finite element method (FEM). Therefore, this paper proposes the analysis method considering the carrier frequency of the inverter and the varying state of the dc-link voltage through the FEM-control coupled analysis. Using proposed analysis method, additional core loss and eddy current loss of permanent magnet caused by PWM could be analyzed. Finally, the validity of the proposed analysis method is verified through the comparison the result of coupled analysis with experiment.

• Journal of Electrical Engineering and Technology
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• 제12권5호
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• pp.1945-1954
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• 2017

In recent years, several LCL filter design methods for different converter topologies have been published, many of which use analytical expressions to calculate the ideal converter AC voltage harmonic spectrum. This paper presents the LCL filter design methodology but the focus is on presentation and validation of the non-iterative filter design method for a grid-connected three-phase two-level PWM-VSC. The developed method can be adapted for different converter topologies and PWM algorithms. Furthermore, as a starting point for the design procedure, only the range of PWM carrier frequencies is required instead of an exact value. System nonlinearities, usually omitted from analysis have a significant influence on VSC AC voltage harmonic spectrum. In order to achieve better accuracy of the proposed procedure, the system nonlinear model is incorporated into the method. Optimal filter parameters are determined using the novel cost function based on higher frequency losses of the filter. An example of LCL filter design for a 40 kVA grid-connected PWM-VSC has been presented. Obtained results have been used to construct the corresponding laboratory setup and measurements have been performed to verify the proposed method.

• Journal of Power Electronics
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• 제14권6호
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• pp.1081-1092
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• 2014

Renewable energy is being spotlighted as the electric power generating source for the next generation. Due to an increase in renewable energy systems in the grid system, their impact on the grid has become non-negligible. Thus, many countries in the world, including Europe, present their own grid codes for grid power conversion devices. In order to experiment with these grid codes, grid fault test equipment is required. This paper proposes both equipment and a control method, which are constructed with a 7-level cascaded H-bridge converter, that are capable of generating various grid faults. In addition, the Pulse Width Modulation (PWM) method for multilevel converters is compared and analyzed. The proposed structure, the control method, and the PWM method are verified through simulation and experimental results.

• Journal of Power Electronics
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• 제15권4호
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• pp.939-950
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• 2015

A single-stage AC-AC converter has been designed for a wind energy conversion system (WECS) that eliminates multistage operation and DC-link filter elements, thus resolving size, weight, and reliability issues. A simple switching strategy is used to control the switches that changes the variable-frequency AC output of an electrical generator to a constant-frequency supply to feed into a distributed electrical load/grid. In addition, a modified random sinusoidal pulse width modulation (RSPWM) technique has been developed for the designed converter to make the overall system more efficient by increasing generating power capacity and reducing the effects of inter-harmonics and sub-harmonics generated in the WECS. The technique uses carrier and reference waves of variable switching frequency to calculate the firing angles of the switches of the converter so that the three-phase output voltage of the converter is very close to a sine wave with reduced THD. A comparison of the performance of the proposed RSPWM technique with the conventional SPWM demonstrated that the power generated by a turbine in the proposed approximately increased by 5% to 10% and THD reduces by 40% both in voltage and current with respect to conventional SPWM.

• 전력전자학회논문지
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• 제14권4호
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• pp.333-342
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• 2009

중성점 클램핑 방식(Neutral Point Clamped) 인버터로 알려져 있는 3레벨 NPC 인버터는 그 구조적 특성상 직류-링크(DC-link) 중성점(Neutral Point)에서 전압이 변동한다. 지금까지 많은 논문에서 이 문제에 대한 연구가 진행되었고 다양한 형태의 해결책들이 제시되었다. 그러나 인버터 내부에서 고장이 발생하여 그에 따른 고장허용제어가 NPC 인버터 시스템에 적용되었을 경우 중성점 전압변동은 정상 운전 시 나타나는 전압변동과 다르게 나타나기 때문에 고장허용 제어에 따른 중성점 전압변동에 대한 분석이 필요하다. 본 논문에서는 삼각파 비교 변조방법을 시스템에 적용하였을 경우 정상운전과 고장 발생 과 고장허용 제어 적용 시 직류-링크 중성점 전압 변동이 어떤 양상으로 나타나는지 분석하고 고장허용 제어에 의한 NPC 인버터의 고장검출 시간과 커패시터의 용량 사이의 관계를 고찰하였다. 시뮬레이션과 실험 결과를 이용하여 이론적 분석의 타당성을 검증하였다.

• 전력전자학회논문지
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• 제14권2호
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• pp.142-149
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• 2009

본 논문은 단위 역률을 갖도록 직접 시비율 펄스폭 변조 방식으로 제어되는 3상 매트릭스 컨버터의 평형 및 불평형 부하시의 동작 특성을 고찰한다. 시스템의 해석으로부터 얻어진 중요하고 유용한 사실을 정리하면 다음과 같다. (1) 단위 역률 제어 알고리즘은 부하측의 변수에 의해서가 아니라 입력전압에 의하여 정해진다. (2) 평형 3상 부하가 리액티브 부하인 경우만 아니라면 입력측 역률을 1로 만들 수 있다. (3) 불평형 선형부하의 경우, 매트릭스 컨버터의 등가입력 특성은 비선형저항과 같다. (4) 입력 주파수와 출력 주파수가 특정한 관계를 가질 때, 입력측의 각상은 동일한 평균전력 분담률을 갖는다. 해석의 타당성과 유효성은 시뮬레이션과 실험결과를 통하여 검증하였다.