• Journal of Power Electronics
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• 제18권2호
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• pp.558-572
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• 2018

In addition to its modular nature, a Hybrid Modular Multilevel Converter (HMMC) assembled from half-bridge and full-bridge sub-modules, is able to block DC faults with a minimum number of switching devices, which makes it attractive for high power applications. This paper introduces a control strategy based on the Root-Least Square (RLS) algorithm to estimate the capacitor voltages instead of using direct measurements. This action eliminates the need for voltage transducers in the HMMC sub-modules and the associated communication link with the central controller. In addition to capacitor voltage balancing and suppression of circulating currents, a fault tolerant control unit (FTCU) is integrated into the proposed strategy to modify the parameters of the HMMC controller. On advantage of the proposed FTCU is that it does not need extra components. Furthermore, a fault detection unit is adapted by utilizing a hybrid estimation scheme to detect sub-module faults. The behavior of the suggested technique is assessed using PSCAD offline simulations. In addition, it is validated using a real-time digital simulator connected to a real time controller under various normal and fault conditions. The proposed strategy shows robust performance in terms of accuracy and time response since it succeeds in stabilizing the HMMC under faults.

• 전기학회논문지
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• 제65권10호
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• pp.1655-1663
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• 2016

Recently the researches on Modular Multi-level Converter (MMC) are being highlighted because high quality and efficient power transmission are key issues in the High Voltage Direct Current (HVDC) transmission system. This paper proposes an improved pre-charging method for the sub-module capacitors in MMC that operates in Nearest Level Control (NLC) modulation. The proposed method does not require additional circuits or Pulse Width Modulation (PWM) techniques. The feasibility of proposed method was verified through computer simulations for a scaled 3-phase 10kVA MMC with 12 sub-modules per each arm. Hardware experiments with a scaled prototype were performed in the lab to confirm the simulation results.

• 전기학회논문지
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• 제63권12호
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• pp.1640-1648
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• 2014

This paper proposes a switching frequency reduction method for MMC (Modular Multilevel Converter) utilizing redundancy operation of sub-module, which can offer reduction of voltage harmonics and switching loss. The feasibility of proposed method was verified through computer simulations with PSCAD/EMTDC software. Based on simulation analysis, a hardware scaled-model of 10kVA, DC-1000V MMC was designed and manufactured in the lab. Various experiments were conducted to verify the feasibility of proposed method in the actual hardware system. The hardware scaled-model can be effectively utilized for analyzing the performance of MMC according to the modulation scheme and redundancy operation.

• 전력전자학회:학술대회논문집
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• 전력전자학회 2011년도 추계학술대회
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• pp.185-186
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• 2011

본 논문에서는 최근 직류송전용 컨버터로 많은 관심이 집중되고 있는 모듈형 멀티레벨 컨버터(Modular Multi-level Converter)에서 출력파형의 고조파를 저감하는 모듈레이션 방법과 각 모듈의 직류전압 불평형을 해소하는 알고리즘에 대해 기술하고 있다. 먼저 본 논문에서 임의의 개수로 반브리지 모듈이 주어졌을 때 고조파 레벨이 최소화되도록 다펄스 형태로 출력파형을 형성하는 방식을 제안하고 그 타당성을 PSCAD 소프트웨어를 이용한 시뮬레이션으로 검증하였다. 이 방식은 다펄스 출력파형의 각 계단을 형성하는 모듈의 턴온과 턴오프 시점을 보편화된 수식으로 정하는 방식으로 알고리즘 구현이 매우 용이하다. 또한 각 모듈의 직류전압 불평형을 바로잡는 알고리즘을 제안하고 그 타당성도 시뮬레이션으로 검증하였는데, 이 방식은 각 모듈이 교류 매 반주기마다 생성하는 펄스의 크기를 순차적으로 형성하는 것으로 알고리즘의 구현이 용이하다. 본 논문에서 제안하는 알고리즘은 향후 국내에서 모듈형 멀티레벨 컨버터를 개발할 때 유용하게 활용될 것으로 보인다.

• 전력전자학회:학술대회논문집
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• 전력전자학회 2014년도 추계학술대회 논문집
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• pp.11-12
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• 2014

This paper introduces a scaled hardware model for the 10kVA, 1kV, 11-level MMC (Modular Multilevel Converter), which was manufactured in the lab based on computer simulations with PSCAD/EMTDC. Various experiments were conducted to verify the major operation algorithms of MMC. The hardware scaled-model developed in the lab can be utilized for analyzing the operation analysis and performance evaluation of MMC according to the modulation pattern and redundancy operation scheme.

• Journal of Power Electronics
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• 제17권1호
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• pp.127-135
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• 2017

Recently the researches on modular multi-level converter (MMC) are being highlighted because high quality and efficient power transmission have become key issues in high voltage direct current (HVDC) systems. This paper proposes an improved pre-charging method for the sub-module (SM) capacitor of MMC-based HVDC systems, which operates in the nearest level control (NLC) modulation and does not need additional circuits or pulse width modulation (PWM) techniques. The feasibility of the proposed method was verified through computer simulations for a scaled 3-phase 10kVA MMC with 12 SMs per each arm. Hardware experiments with a scaled prototype have also been performed in the lab to confirm the simulation results.

• 전력전자학회논문지
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• 제22권3호
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• pp.263-269
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• 2017

This paper proposes a novel circulating current control method for an MMC-HVDC system based on Vector PI control. The method can suppress second-order harmonics of the circulating currents under balanced and unbalanced grid conditions. The proposed method is robust to grid frequency variation. The effectiveness of the proposed method is verified through frequency response and time domain simulation.

• 전기전자학회논문지
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• 제23권4호
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• pp.1140-1149
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• 2019

전압형 컨버터의 다양한 전압 합성 방법을 구현하기 위해서, 옵셋 전압을 주입하는 방법이 널리 사용되고 있다. 즉, 전압 변조 방식(pulse width modulation; PWM)들은 교류 측 전압 지령에 적절한 옵셋 전압을 주입하는 것과 수학적으로 동일하다. 이러한 옵셋 전압을 이용한 AC 단 출력 전압 합성 방법에 따라 DC 단 전압의 전압 이용률이 달라지며, 이는 모듈형 다단 컨버터(modular multilevel converter; MMC) 시스템에서도 동일하다. 따라서, DC 단의 용량이 정해져 있는 고압 직류(high voltage DC; HVDC) 송전 시스템의 경우에도 AC 단에 옵셋 전압을 이용함에 따라 AC 단으로 공급 가능한 최대 무효 전력의 크기를 변화시킬 수 있다. 본 논문에서는 대표적인 전압 변조 방식을 적용한 옵셋 전압 주입 시 합성된 AC 측 출력 전압에 따라 MMC 시스템의 레그 에너지 맥동을 수학적으로 분석하였다. 또한, 이를 실제 스케일의 400MVA급 MMC 시스템 시뮬레이션을 통해 수학적 분석의 경향성을 검증하였다.

• 전력전자학회:학술대회논문집
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• 전력전자학회 2014년도 추계학술대회 논문집
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• pp.99-100
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• 2014

전압형 HVDC(High Voltage Direct Current)는 현재 차세대 전력망으로써 각광을 받고 있고 그에 대한 연구가 활발하게 진행 중이다. 많은 논문에서 모듈형 멀티레벨 컨버터(Modular Multilevel Converter, MMC)의 제어 및 보호 방안에 대하여 기술하지만 운영적인 시퀀스 측면에 있어서는 아직 많은 연구가 진행되지 않고 있다. 이에 본 논문은 전압형 HVDC의 AC Yard, DC Yard 및 상위 제어기에 관한 구동 시퀀스에 대하여 기술하고자 한다.

• 전력전자학회:학술대회논문집
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• 전력전자학회 2013년도 전력전자학술대회 논문집
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• pp.528-529
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• 2013

본 논문에서는 모듈형 멀티레벨 컨버터 (Modular Multilevel Converter ; MMC) HVDC의 각 모듈 평균 스위칭 절환 회수를 고려한 커패시터 전압 평형 알고리즘을 제안한다. 일반적으로 MMC HVDC 시스템에서 각 모듈을 선택적으로 운전하는 것은 모듈간 커패시터 전압 평형 유지가 가능하나, 모듈간 스위칭 절환 수의 불평형이 발생하는 단점이 있다. 본 논문에서는 각 모듈이 스위칭 절환 수의 평형을 유지하면서 직류 전압 평형을 유지하는 알고리즘을 제안하고 시뮬레이션으로 유효성을 검증하였다.