• 전력전자학회논문지
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• 제14권6호
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• pp.514-521
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• 2009

본 논문은 다이오드 클램프형 3-레벨 IGBT 인버터에 적용 가능한 새로운 방식의 과전압 방지 스너버에 관한 것이다. 일반적으로 전력변환장치는 스위칭 소자에 발생하는 과전압을 감소시키기 위해 스너버 회로를 포함하고 있다. 하지만 다이오드 클램프형 멀티레벨 인버터는 스위칭 소자가 직렬로 연결되어 있기 때문에 과전압 방지 스너버를 구성하기 힘든 문제점이 있다. 본 논문에서는 스텝-다운 DC-DC 컨버터에 적용 가능한 과전압 방지 스너버의 특성을 이용하여 다이오드 클램프형 3-레벨 인버터에 과전압 방지 스너버를 구성하려 할 때 발생하는 문제점을 분석하고 분석 결과를 토대로 다이오드 클램프형 3-레벨 인버터에 적용할 수 있는 새로운 구조의 스너버를 제안하였다. 제안한 방식에 대한 특성을 해석하였고, 실험을 통하여 효용성을 입증하였다.

• Journal of Electrical Engineering and Technology
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• 제10권3호
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• pp.1066-1074
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• 2015

This paper presents the reverse recovery characteristic according to the change of switching states when Si diode and SiC diode are used as clamp diode and proposes a method to minimize the switching loss containing the reverse recovery loss in the neutral-point-clamped inverter at low modulation index. The previous papers introduce many multiple circuits replacing Si diode with SiC diode to reduce the switching loss. In the neutral-point-clamped inverter, the switching loss can be also reduced by replacing device in the clamp diode. However, the switching loss in IGBT is large and the reduced switching loss cannot be still neglected. It is expected that the reverse recovery effect can be infrequent and the switching loss can be considerably reduced by the proposed method. Therefore, it is also possible to operate the inverter at the higher frequency with the better system efficiency and reduce the volume, weight and cost of filters and heatsink. The effectiveness of the proposed method is verified by numerical analysis and experiment results.

• 반도체디스플레이기술학회지
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• 제14권4호
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• pp.72-77
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• 2015

Three-level diode clamped multilevel inverter, generally known as neutral point clamped (NPC) inverter, has an inherent problem causing neutral point (NP) potential variation. Until now, the NP potential problem of variation has been investigated and lots of solutions have also been proposed. This paper presents a neutral point voltage control technology using the anti-windup PI controller and offset technology of PWM (Pulse Width Modulation) to control the variation of NPC 3-phase three-level inverter neutral point voltage. And the proposed algorithm is tested and verified using a PLL (Phase Locked Loop) in order to synchronize the phase voltage from the line voltage of grid. It significantly improves the voltage balancing under a solar fluctuation conditions of the inverter. Experimental results show the good performance and effectiveness of the proposed method.

• 전력전자학회:학술대회논문집
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• 전력전자학회 2008년도 하계학술대회 논문집
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• pp.385-387
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• 2008

Three-level Diode Clamped Multilevel Inverter, generally known as Neutral-Point-Clamped(NPC) inverter, has an inherent problem causing Neutral Point(NP) potential variation. Until now, in many literatures NP potential problem has been investigated and lots of solutions have also been proposed. However, in the case of NP potential variation was rarely published from the standpoint of reliability. In this paper, NP potential is analytically investigated both normal and fault conditions under carrier based PWM. Subsequently, relation between fault detection time and size of capacitor is analyzed. This information is explored by simulation results, which contribute to enhance the reliability of the NPC inverter system.

• Journal of Power Electronics
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• 제19권3호
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• pp.702-713
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• 2019

Multilevel Inverters (MLIs) are widely used in medium voltage applications due to their various advantages. In addition, there are numerous types of MLIs for such applications. However, the diode-less 3-level (3L) T-type Neutral Point Clamped (NPC) MLI is the most advantageous due to its low conduction losses and high potential efficiency. The power circuit of a 3L T-type NPC is derived by the conventional two level inverter by a slight modification. In order to explore the MLI performance for various Pulse Width Modulation (PWM) schemes, this paper examines the operation of a 3L (five level line to line) T-type NPC MLI for various types of Multi-Carriers Pulse Width Modulation (MCPWM) schemes. These PWM schemes are compared in terms of their voltage profile, total harmonic distortion (THD) and conduction losses. In addition, a 3L T-type NPC MLI is also compared with the conventional NPC in terms of number of switches, clamping diodes, main diodes and capacitors. Moreover, the capacitor-balancing problem is also investigated using the Neutral Point Fluctuation (NPF) method with all of the MCPWM schemes. A 1kW 3L T-type NPC MLI is simulated in MATLAB/Simulink and implemented experimentally and its performance is tested with a 1HP induction motor. The results indicate that the 3L T-type NPC MLI has better performance than conventional NPC MLIs.

• 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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• 제7권2호
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• pp.111-120
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• 2002

멀티레벨 인버터 시스템은 낮은 고조파 성분과 높은 전력이 요구되는 분야에 매우 효율적인 시스템이다. 멀티레벨 인버터 시스템의 경우에 스위치 소자의 손실은 기존의 방법으로는 해석 할 수 없다. 그 이유는 각 스위치 소자의 손실이 2-레벨과는 다르게 서로 같지 않기 때문이다. 본 논문에서는 멀티레벨 인버터 시스템에 대한 전도 손실과 스위칭 손실의 간단하고 정확한 방법을 제안하였다. 제안된 방법의 타당함은 3-레벨과 4-레벨 다이오드 클램프드 인버터 시스템에 대해 증명하였다.

• 전력전자학회:학술대회논문집
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• 전력전자학회 1998년도 연구회 합동 학술발표회 논문집
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• pp.33-37
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• 1998

For the high power variable speed applications, the DCTLI(diode clamped three-level inverter) have been widely used. This paper describes the analysis of the neutral point current of the DCTLI and the improved space vector-based PWM strategy considering the switching frequency of power devices, that minimizes the fluctuation of the neutral point current in spite of high modulation index region and low power factor. It contributes to decrease the capacitance of dc-link capacitor bank and to increase the neutral point voltage controllable region. Especially, even if second (or even) order harmonic is induced in load current (at this situation, is was investigated that the general control method can not suppress the neutral point voltage variation), this PWM can provide effective control method to suppress the neutral point voltage variation. Various simulation results by means of Matlab/Simulation are presented to verify the proposed PWM.

• 전력전자학회논문지
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• 제15권4호
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• pp.288-295
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• 2010

멀티레벨 인버터는 대용량 전력변환 분야의 요구를 만족하면서 파형왜곡을 감소시켜 전력품질 향상시킬 수 있으므로 근래에 상당히 주목받고 있다. 그런데 전압레벨이 증가함에 따라 복잡한 PWM 알고리즘을 구현하는데 FPGA가 적합하다. 본 논문에서는 FPGA로 5-레벨 다이오드 클램핑형 멀티레벨 인버터의 PWM 신호발생 기법을 제시한다. 유도전동기 제어용 DSP와 FPGA사이에 3상 기준전압 값을 안정되게 전송하는 기법을 제시한다. 32-비트 DSP와 cyclone-III FPGA를 사용한 실험 및 시뮬레이션을 통하여 반송신호 발생 방법으로 PWM 신호를 발생시키는 기법의 타당성을 검증한다.

• 전력전자학회논문지
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• 제22권4호
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• pp.369-372
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• 2017

This paper presents a control scheme for three-level NPC inverters using small DC-link capacitors. To reduce the inverter system volume, the film capacitor with small capacitance is a promising candidate for the DC-link. When small capacitors are applied in a three level inverter, however, the AC ripple component increases in the DC-link NPV (neutral point voltage). In addition, the three-phase input grid currents are distorted when the DC-link capacitors are fed by diode rectifier. In this paper, the additional circuit is applied to compensate for small capacitor systems defect, and the offset voltage injection method is presented for the stabilization in NPV. These two proposed processes evidently ensure the quality improvement of the input grid currents and output load currents. The feasibility of the proposed method is verified by experimental results.