• Proceedings of the KIPE Conference
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• 2013.11a
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• pp.87-88
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• 2013

본 논문에서는 모듈형 멀티레벨 컨버터(Modular Multi-level Converter, MMC)의 제어기를 설계에 있어 시간 지연을 고려한 디지털 제어기 설계 방법을 제시한다. 제안된 방법으로 설계한 디지털 제어기를 사용하면 시간 지연으로 인한 시스템의 성능저하를 완화할 수 있으며, 11-Level로 구현된 MMC HVDC 시스템 모델에 적합한 디지털 제어기의 설계 방법에 관해 기술하고 제안한 방법의 타당성을 아날로그 제어기와의 성능비교를 Psim를 통해 검증하였다.

• Proceedings of the KIPE Conference
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• 2018.07a
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• pp.468-469
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• 2018

본 논문에서는 MMC(Modular Multi-level Converter)타입 전압형 HVDC 서브모듈의 커패시터 용량을 추정하는 방법을 기술하였다. 서브모듈 내 별도의 전류센서 및 계측 시스템을 추가하지 않고 커패시터 용량을 추정하여 안정적인 HVDC 시스템의 동작이 가능하도록 하였으며 시뮬레이션을 통하여 타당성을 검증하였다.

• Proceedings of the KIPE Conference
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• 2015.11a
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• pp.111-112
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• 2015

MMC HVDC(Multi-level Modular Converter High Voltage Direct Current)는 현재 차세대 전력망으로써 각광을 받고 있고 그에 대한 연구가 활발하게 진행 중이다. 본 논문에서는 모듈형 멀티레벨 컨버터를 이용한 전압형 HVDC 시스템의 AC 전류제어기에 대하여 기술하고자 한다. 일반적으로 사용되는 회전변환을 통한 DQ전류제어와 PR제어를 사용하여 응답특성을 PSCAD/EMTDC를 통하여 비교 검증하고자 한다.

• Proceedings of the KIPE Conference
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• 2019.07a
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• pp.344-345
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• 2019

High Voltage Direct Current (HVDC) 시스템은 고압 직류 송전을 위한 시스템으로서 단위 유닛인 서브모듈로 구성된 모듈형 멀티레벨 컨버터 구조를 갖는다. 서브모듈의 신뢰성 확보 및 설계 검증은 HVDC 시스템의 성능과 효율, 크기를 결정짓는 중요한 요소이다. 본 논문에서는 (주)효성이 개발하는 200MW 모듈형 멀티레벨 컨버터 서브모듈의 성능을 검증하기 위한 특성시험을 나타낸다. 특성시험을 통해서 개발 중인 서브모듈의 성능과 보호동작을 검증한다.

• Proceedings of the KIEE Conference
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• 2015.07a
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• pp.1605-1606
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• 2015

전기철도차량은 매 순간마다 이동하는 대용량 단상부하로, 전력계통 측면에서 부하의 특성이나, 계통구성의 형태 및 제반현상이 일반 3상 전력계통과 상이한 특성을 지닌다. 이와 같이 3상 전력계통으로 부터 단상 교류로 변환하여 전기차를 운행하는 경우에는 3상 전원측 PCC(Point of Common Coupling)에 불평형을 일으켜, 역상전류를 발생시킨다. 현재는 이를 최소화하기 위해서 종래부터 사용 되어온 스코트 결선 변압기를 사용하고 있다. 하지만 특성상 두 개의 단상 시스템에 걸리는 부하량 및 역율이 동일하지 않을 경우 여전히 3상 전압불평형이 발생된다. 이에 대한 근본적인 대책으로는 급전시스템 재구성 또는 전력 설비 증설 및 보상장치의 적용을 들 수 있으나, 최근에는 전력전자 기술의 발달로 IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor) 소자를 이용한 BTB(Back To Back) 방식의 컨버터를 활용한 사례가 연구되고 있다. 본 논문에서는 전력계통과 전기철도의 연계 목적으로 3상-단상 BTB 모듈형 멀티레벨 컨버터 (Modular Multi-level Conveter, MMC)를 이용한 전기철도 급전 시스템의 기본구조를 제안하고, Mathworks사의 MATLAB Simulink tool를 이용하여 시뮬레이션을 통해 MMC시스템을 검토하고자 한다.

• Journal of Power Electronics
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• v.19 no.4
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• pp.922-933
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• 2019

The arm inductance (AI) of a modular multilevel converter (MMC) affects both the fault and circulating current magnitudes. In addition, it has an impact on the inverter efficiency and harmonic content. In this study, the AI of a three-phase MMC is optimized in a novel way in terms of DC voltage utilization, harmonics and efficiency. This MMC has 10 submodules (SM) per arm and the power circuit topology of the SM is a half-bridge. The optimum AI is adopted and verified in an MMC that has 100 SMs per arm. Then the phase shift (PS) and phase disposition (PD) pulse width modulation (PWM) methods are investigated for better DC voltage utilization, efficiency and harmonics. It is found that similar performances are obtained for both modulation techniques in terms of DC voltage utilization. However, the total harmonic distortion (THD) of the PS-PWM is found to be 0.02%, which is slightly lower than the THD of the PD-PWM at 0.16%. In efficiency calculations, the switching and conduction losses for all of the semiconductor are considered separately and the minimum efficiency of the 100-SM based MMC is found to be 99.62% for the PS-PWM and 99.64% for the PD-PWM with the optimal value of the AI. Simulation results are verified with an experimental prototype of a 6-SM based MMC.

• The Transactions of the Korean Institute of Power Electronics
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• v.24 no.6
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• pp.452-458
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• 2019

This study proposes a new test circuit and control method for the submodules of modular multilevel converter (MMC)-based HVDC systems. The test current of conventional submodule test circuits cannot provide the DC offset components or may have some distortion in the linearized current with the DC offset. The proposed scheme can provide not only the DC component but also linearized current without distortion. Therefore, the submodule test current waveform is relatively similar to that of a real submodule consisting of an MMC-based HVDC system. The validity of the proposed circuit and control method is verified through a simulation and experiment.

• Journal of Power Electronics
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• v.18 no.2
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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.

• Proceedings of the KIPE Conference
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• 2013.07a
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• pp.540-541
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• 2013

본 논문에서는 PSCAD/EMTDC를 이용하여 MMC(Modular Multi-level Converter)를 기반으로 한 HVDC 시스템 시뮬레이션 모델을 개발하였다. 스위칭 레벨의 동작을 분석하기 위해 각 ARM당 10개의 SM(Sub-Module)과 2개의 RM(Redundancy-Module)을 구성하여 11-level의 MMC 출력 전압을 형성하였다. SM 동작시 발생하는 전압 불균등 문제를 해결하기 위하여 밸런싱 알고리즘을 적용하였으며, SM의 출력 전압에 발생하는 Ripple을 고려하여 Capacitor의 용량을 설계하고 이를 검증하였다. 또한 시뮬레이션을 이용하여 HVDC 성능 분석과 MMC의 성능개선을 위한 순환전류 알고리즘 및 Redundancy 투입 알고리즘을 구현하고 그 결과를 확인하였다.

• Journal of the Korean Society of Industry Convergence
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• v.24 no.4_1
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• pp.377-385
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• 2021

High voltage direct current(HVDC) systems has been an alternative method of a power transmission to replace high voltage alternate current(HVAC), which is a traditional AC transmission method. Due to technical limitations, Line commutate converter HVDC(LCC-HVDC) was mainly used. However, result from many structural problems of LCC-HVDC, the voltage source converter HVDC(VSC-HVDC) are studied and applied recently. In this paper, after analyzing the reactive power and output voltage ripple, which are the main problems of LCC-HVDC, the characteristics of each HVDC are summarized. Based on this result, a new LCC-HVDC structure is proposed by combining LCC-HVDC with the MMC structure, which is a representative VSC-HVDC topology. The proposed structure generates lower reactive power than the conventional method, and greatly reduces the 12th harmonic, a major component of output voltage ripple. In addition, it can be easily applied to the already installed LCC-HVDC. When the proposed method is applied, the control of the reactive power compensator becomes unnecessary, and there is an advantage that the cut-off frequency of the output DC filter can be designed smaller. The validity of the proposed LCC-HVDC is verified through simulation and experiments.