• 전력전자학회:학술대회논문집
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• 전력전자학회 2015년도 전력전자학술대회 논문집
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• pp.510-511
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• 2015

MMC(Modular Multilevel Converter)형 STATCOM 개발을 위해서는 시스템을 이루는 핵심 구성 요소인 Valve의 설계 및 신뢰성 검증이 매우 중요하다. Valve란 다수의 Sub-module을 직렬로 연결, 조합한 것이며 시스템의 용량에 따라 모듈의 직렬 개수가 정해진다. 그러므로 Valve의 최적 설계 및 제어가 시스템의 성능을 개선할 수 있는 주요 항목으로 작용한다. 본 논문에서는 이러한 Valve를 제작한 내용과 시험 설비를 통해 수행된 제품의 운전 특성에 대해서 기술하였다.

• 전력전자학회:학술대회논문집
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• 전력전자학회 2019년도 전력전자학술대회
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• pp.350-351
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• 2019

High Voltage Direct Current (HVDC) 시스템은 고압 직류 송전을 위한 시스템이다. 고압 직류 송전을 위해서는 전력변환기가 교류전력을 직류전력으로 변환해주어야 하는데, 최근에는 모듈형 멀티레벨 컨버터(Modular Multilevel Converter, MMC)가 많이 적용되고 있다. 모듈형 멀티레벨 컨버터는 단위 서브모듈이 직렬로 구성되어야 하는데 기구적으로 하나의 밸브 구조물에 6개의 서브모듈이 일정한 간격을 두고 위치하게 된다. 모듈형 멀티레벨 컨버터의 특징 중에 하나는 예비모듈이 구성되어 가용율을 높일 수 있다는 것이다. 본 논문에서는 서브모듈의 IGBT 폭파에 의해 발생되는 플라즈마가 주변 서브모듈에 도달해 절연파괴를 발생시키는지 확인하였다.

• 전력전자학회:학술대회논문집
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• 전력전자학회 2018년도 추계학술대회
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• pp.27-29
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• 2018

본 논문은 모듈형 멀티레벨 컨버터 기반 특고압 직류 배전망의 수전 계통 사고 대응 기법을 제안한다. 수전 계통의 순간적인 저전압 및 단락 사고 발생 시 전력변환장치는 계통 전압의 정상화를 지원하기 위해 연계를 유지해야 하며 계통 측의 요구에 따라 전압 변동률에 따른 무효 전력을 공급해야 한다. 제안하는 기법은 계통 사고 발생 시 계통 코드에 따라 무효 전류를 공급하여 수전 계통의 전압 레벨 복구를 지원한다. 시뮬레이션을 통해 제안하는 계통 사고 대응 기법의 타당성을 확인한다.

• Journal of Power Electronics
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• 제15권3호
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• pp.660-669
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• 2015

This paper presents a control scheme with a focus on the combination of phase disposition pulse width modulation (PDPWM) and DC capacitor voltage control for a chopper-cell based modular multilevel converter (MMC) for the purpose of eliminating the time-consuming voltage sorting algorithm and complex voltage balancing regulators. In this paper, the convergence of the DC capacitor voltages within one arm is realized by charging the minimum voltage module and discharging the maximum voltage module during each switching cycle with the assistances of MAX/MIN capacitor voltage detection and PDPWM signals exchanging. The process of voltage balancing control introduces no extra switching commutation, which is helpful in reducing power loss and improving system efficiency. Additionally, the proposed control scheme also possess the merit of a simple executing procedure in application. Simulation and experimental results indicates that the MMC circuit together with the proposed method functions very well in balancing the DC capacitor voltage and improving system efficiency even under transient states.

• Journal of Power Electronics
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• 제18권2호
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• pp.467-481
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• 2018

Modular multilevel converter (MMC)-based high-voltage direct current (HVDC) presents attractive technical advantages and contributes to enhanced system operation and reduced oscillation damping in dynamic MMC-HVDC systems. We propose an advanced small-signal multi-terminal MMC-HVDC based on dynamic phasors and state space for power system stability analysis to enhance computational accuracy and reduce simulation time. In accordance with active and passive network control strategies for multi-terminal MMC-HVDC, the matchable small-signal stability models containing high harmonics and dynamics of internal variables are conducted, and a related theoretical derivation is carried out. The proposed advanced small-signal model is then compared with electromagnetic-transient and traditional small-signal state-space models by adopting a typical multi-terminal MMC-HVDC network with offshore wind generation. Simulation indicates that the advanced small-signal model can successfully follow the electromechanical transient response with small errors and can predict the damped oscillations. The validity and applicability of the proposed model are effectively confirmed.

• 전기전자학회논문지
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• 제27권4호
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• pp.430-438
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• 2023

The Modular Multilevel Converter (MMC) has emerged as a key component in HVDC systems due to its ability to efficiently transmit large amounts of power over long distances. In such systems, accurate estimation of the MMC capacitor voltage is of utmost importance for ensuring optimal system performance, stability, and reliability. Traditional methods for voltage estimation may face limitations in accuracy and robustness, prompting the need for innovative approaches. In this paper, we propose a novel distributed neural network observer specifically designed for MMC capacitor voltage estimation. Our observer harnesses the power of a multi-layer neural network architecture, which enables the observer to learn and adapt to the complex dynamics of the MMC system. By utilizing a distributed approach, we deploy multiple observers, each with its own set of neural network layers, to collectively estimate the capacitor voltage. This distributed configuration enhances the accuracy and robustness of the voltage estimation process. A crucial aspect of our observer's performance lies in the meticulous initialization of random weights within the neural network. This initialization process ensures that the observer starts with a solid foundation for efficient learning and accurate voltage estimation. The observer iteratively updates its weights based on the observed voltage and current values, continuously improving its estimation accuracy over time. The validity of proposed algorithm is verified by the result of estimated voltage at each observer in capacitor of MMC.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2015년도 제46회 하계학술대회
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• pp.161-162
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• 2015

최근 세계적으로 전력계통의 대륙 간 연계나 신재생에너지, 분산전원의 계통 연계를 위해 HVDC(High voltage Direct Current)에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 대용량, 장거리 송전이 필요한 경우 HVAC에서의 전력손실과 송전거리의 한계를 극복하기 위하여 HVDC가 새로운 대안으로 떠오르고 있으며, LCC(Line commutated Converter)와 VSC(Voltage Source Converter)의 기술발전이 비약적으로 이뤄지고 있다. 특히, DC Grid화를 위해서 유럽에서는 해상풍력을 연계한 Windfarm을 DC Grid화 하는 프로젝트가 활발히 진행되고 있다. 이러한 신재생 에너지의 계통 연계를 위해서 DC Grid가 본격적으로 논의가 되고 있고 관련분야에서는 기술개발을 앞다퉈 진행하고 있는 상황이다. DC Grid 구현을 위해 VSC HVDC가 최근 주목받고 있으며, VSC로 연계된 DC Grid의 AC 계통과의 연계를 위해 가장 필요한 것이 바로 DC 차단기라고 할 수 있겠다. 본 논문에서는 DC Grid의 고장분석을 위한 기초연구로써 MMC(Modular Multilevel Converter) VSC를 기반으로 한 Point-to-Point HVDC Grid에서의 DC 고장에 대한 분석을 실시하였으며 그 특징을 분석하였다.

• Journal of Power Electronics
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• 제16권2호
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• pp.399-413
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• 2016

This paper presents a topology for a modular power electronic transformer (PET) and a control scheme. The proposed PET consists of a cascaded H-Bridge rectifier on the primary side, a high-frequency DC/DC conversion cell in the center, and a cascaded H-Bridge inverter on the secondary side. It is practical to use PETs in power systems to reduce the cost, weight and size. A detailed analysis of the structure is carried out by using equivalent circuit. An algorithm to control the voltages of each capacitor and to maintain the power flow in the PET is established. The merits are analyzed and verified in theory, including the bi-directional power flow, variable voltage/frequency and high power factor on the primary side. The experimental results validated the propose structure and algorithm.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제21권3호
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• pp.17-23
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• 2020

본 논문에서는 MMC(Modular Multilevel Converter) 시스템 개발시 필요한 등가 회로를 이용한 MMC 시뮬레이션 모델을 제안한다. MMC는 하프 브릿지 혹은 풀 브릿지 형태의 서브 모듈이 직렬로 수십 개에서 수백 개가 연결된 형태의 전력변환기로, 전압형 HVDC(High Voltage Direct Current)와 같은 고압 송전에 가장 적합한 토폴로지로 선택되어 상용화 되어 있다. MMC의 알고리즘 개발을 위해서는 전체 시스템의 시뮬레이션이 필수적이다. 그러나, 수백 혹은 수천 개의 스위칭 소자를 사용하여 MMC의 시뮬레이션 모델의 구성하거나 시뮬레이션을 수행하는 것은 사실상 불가능하다. 따라서 본 논문에서는 전압 레벨 증가 등의 확장성이 용이하고 MMC 변환기의 전압 전류의 동특성을 등가화하여 구현한 시뮬레이션 모델을 제안한다. 스위칭 신호와 암 전류의 방향으로부터 등가 회로의 전압과 전류식을 연산하고, 이를 Matlab/Simulink를 이용하여 등가 모델화한다. 개발된 모델의 타당성을 보이기 위하여 스위칭의 소자를 이용한 5 레벨의 MMC와 본 논문에서 제안하는 등가 모델 MMC의 시뮬레이션의 결과를 보인다. 두 모델의 전류 파형, 전압 파형 등이 일치함을 보임으로써 개발 모델의 타당성을 보이고자 한다.

• 전력전자학회논문지
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• 제25권1호
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• pp.61-67
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• 2020

This study deals with the modulation index (MI) of a voltage source converter (VSC) HVDC system based on a modular multilevel converter (MMC). In the two-level converter, the purpose of the MI is to maximize the achievable AC voltage of the converter from a fixed DC voltage. Unlike that in a two-level converter, the MI in the MMC topology plays a role in making the converter a voltage source using a capacitor. The circulating current in the MMC distorts the AC voltage reference, and the distortion affects the MI. In addition, the AC network conditions, such as AC voltage variation and reactive power, affect the MI. Therefore, the MI should be optimized with consideration of internal and external factors. This study proposes a method to optimize the MI of an MMC HVDC system.