• Proceedings of the KIPE Conference
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• 2014.07a
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• pp.508-509
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• 2014

전력변환장치의 효율을 개선하기 위해 많은 연구가 이루어지고 있는 가운데, 본 논문에서는 3-레벨 인버터 중에서도 NPC 인버터와 T-타입 인버터를 사용한다. 각 인버터는 서로 다른 스위치 정격에 의해 손실 차이가 생기며, 또한 손실에 영향을 미치는 MI(Modulation Index), PF(Power Factor), 그리고 스위칭 주파수에 따라 손실의 크기가 좌우 되었다. 하지만 두 인버터는 각 구조의 특성상 NPC 의 경우 도통손실이 매우 크며, T-타입의 경우 스위칭 손실이 크게 나타난다는 모듈상의 한계가 있다. 본 논문에서는 인버터 구조에 따라 손실에 지배적으로 영향을 미치는 각 Device의 특성을 고려하여, 전력변환장치에서 발생되어지는 도통손실과 스위칭손실을 분석 하였다.

• Proceedings of the KIPE Conference
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• 2014.07a
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• pp.510-511
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• 2014

본 논문에서는 3-레벨 T-type 인버터에 적용 가능한 저가형 게이트 드라이버 회로를 설계하였다. 게이트 드라이버 회로는 구조가 간단하고 가격 대비 효율적인 부트스트랩 회로가 적용되었다. 3-레벨 NPC 인버터와 비교했을때 T-type 인버터는 구조적 특징으로 인해 NPC 인버터와는 다른 게이트 드라이브 회로가 필요하다. 그러므로 본 논문에서는 T-type 인버터에 적용되는 부트스트랩 게이트 드라이버 회로를 설계하였으며 안정적인 회로 동작을 위한 부트스트랩 캐패시터의 용량 선정식을 제안하였다. 설계한 게이트 드라이버 회로는 시뮬레이션을 통해 검증하였다.

• Proceedings of the KIPE Conference
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• 2014.07a
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• pp.447-448
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• 2014

화석연료의 고갈이 진행됨에 따라 그 대안으로 신재생 에너지에 초점이 맞춰지고 있다. 신재생 에너지 발전의 중요성이 대두됨에 따라 계통연계형 인버터의 중요성 역시 부각되고 있으며 이에 대한 연구들이 활발히 진행되고 있다. 여러 연구 중의 하나로 멀티레벨 인버터를 들 수 있는데, 이는 2-레벨 인버터와 비교했을 때, 동일한 스위칭 주파수에서 출력전압 및 전류의 고조파 성분을 크게 줄일 수 있다는 장점을 갖는다. 본 논문에서는 NPC 3-레벨 인버터를 이용하여 태양광 발전 시스템을 구성하고, 결과를 확인하였다.

• Proceedings of the KIPE Conference
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• 2015.07a
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• pp.315-316
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• 2015

본 논문에서는 3-레벨 Neutral-Point-Clamped (NPC) 인버터의 DC-Link 중성점 전압 리플을 저감하여 인버터 출력 전압의 품질 신뢰성 향상이 가능한 새로운 Discontinuous Pulse Width Modulation (DPWM) 기법을 제안한다. NPC 인버터에서는 두 개의 커패시터로 이루어진 DC-Link 구조로 인해 상, 하단 DC-Link 커패시터 전압 불평형인 상황에서 DC-Link 중 성점 전압 리플이 발생한다. 중성점 전압 리플 발생 시 출력 전압의 품질을 보장할 수 없으며, 민감한 부하에 손상을 입힐 수 있다. 제안한 DPWM 알고리즘은 DC-Link 커패시터 전압을 조정하는 두 개의 오프셋을 사용하여 중성점 전압 리플을 저감한다. 또한, 시뮬레이션을 통해 본 논문에서 제안한 알고리즘의 타당성을 검증한다.

• Proceedings of the KIPE Conference
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• 2000.07a
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• pp.321-324
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• 2000

멀티-레벨 인버터 구조는 크게 세 가지가 있다 NPC 구조, 플라잉 커패시터 구조, 그리고 H-bridge 단위 인버터 셀을 종속적으로 연결한 cascaded 구조가 그것이다. 이중에서 cascaded 구조는 지금까지 홀수 레벨만 존재하는 것으로 알려졌다 본 논문에서는 이것을 짝수 레벨로 확장한 새로운 구조를 제안하고 홀수 짝수 레벨 모두에 적용이 가능한 새로온 PWM 기법을 제안하고자 한다. 제안한 기법은 컴퓨터 시뮬레이션 및 실험으로 그타당성을 입증하고자 한다.

• Journal of Power Electronics
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• v.17 no.2
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• pp.368-379
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• 2017

In this paper, a direct torque control algorithm with novel duty cycle-based modulation is proposed for permanent magnet synchronous motor drives fed by neutral-point clamped three-level inverters. Compared with the standard DTC, the proposed algorithm can suppress steady-state torque ripples as well as ensure neutral-point potential balance and smooth vector switching. A unified torque/flux evaluation table with multiple voltage vectors and precise control levels is established and used in this method. This table can be used to evaluate the effects of duty-cycle vectors on torque and flux directly, and the elements of the table are independent of the motor parameters. Consequently, a high number of appropriate voltage vectors and their corresponding duty cycles can be selected as candidate vectors to reduce torque ripples by looking up the table. Furthermore, small vectors are incorporated into the table to ensure the neutral-point potential balance with the numerous candidate vectors. The feasibility and effectiveness of the proposed algorithm are verified by both simulations and experiments.

• Journal of Power Electronics
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• v.16 no.4
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• pp.1306-1315
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• 2016

Modern power systems driven by high-power converters have become inevitable in view of the ever increasing demand for electric power. The total power loss can be reduced by limiting the switching losses in such power converters; increased power efficiency can thus be achieved. A reduced switching frequency that is less than a few hundreds of hertz is applied to power converters that produce output waveforms with high distortion. Selective harmonic elimination pulse width modulation (SHEPWM) is an optimized low switching frequency pulse width modulation method that is based on offline estimation. This method can pre-program the harmonic profile of the output waveform over a range of modulation indices to eliminate low-order harmonics. In this paper, a SHEPWM scheme for three-phase three-leg neutral point clamped inverter is proposed. Aside from eliminating the selected harmonics, the DC capacitor voltages at the DC bus are also balanced because of the symmetrical pulse pattern over a quarter cycle of the period. The technique utilized in the estimation of switching angles involves the firefly algorithm (FA). Compared with other techniques, FA is more robust and entails less computation time. Simulation in the MATLAB/SIMULINK environment and experimental verification in the very large scale integration platform with Spartan 6A DSP are performed to prove the validity of the proposed technique.

• Proceedings of the KIPE Conference
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• 2011.07a
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• pp.354-355
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• 2011

그 동안 스위칭 손실 저감을 위해 Si 다이오드를 SiC 다이오드로 대체한 인버터들이 많이 소개되었다. NPC 인버터에서도 마찬가지로 클램프 다이오드 소자를 SiC 다이오드로 대체함으로써 스위칭 손실을 저감시킬 수 있다. 하지만 IGBT의 스위칭 손실이 매우 크기 때문에 단지 클램프 다이오드 소자를 바꿈으로써 줄일 수 있는 스위칭 손실은 한계가 있다. 따라서 본 논문은 낮은 변조지수를 갖는 NPC 인버터에서 역회복 손실을 포함한 스위칭 손실을 최소화 시킬 수 있는 새로운 PWM 방법을 제시한다. 제안한 방법에 의해 역회복 현상은 거의 발생하지 않으며 스위칭 손실은 상당히 저감된다. 그러므로 전체 시스템 효율을 증가시킬 수 있고 인버터를 더 높은 스위칭 주파수에서 동작시킬 수 있다. 제안한 방법의 타당성은 각 소자의 성능평가와 수치해석적 방법을 적용해 검증하였다.

• Proceedings of the KIPE Conference
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• 2014.07a
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• pp.221-222
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• 2014

본 논문에서는 3레벨 NPC 인버터의 전원전압변조 방식을 이용하여 넓은 변조 지수에서 제어 가능한 간단한 중성점 제어 방법을 제안하였다. 제안한 제어 방법은 전원 전압 변조방법을 이용한 중성점 균형 계수와 정확한 옵셋 전압의 제한치를 이용하여 계산된다. 중성점 균형 계수는 전류의 극성과 상하 커패시터의 전압에 의해서 정의되어 진다. 제안된 제어 방법은 중성점 제어를 위해 공간전압 PWM과 불연속 PWM까지 동작범위를 확장하여 동작되어 진다. 제안된 방법은 넓은 변조지수에서 전원전압변조를 이용하여 공간전압 PWM방법을 쉽게 구현할 수 있다. 제안된 중성점 제어 방법의 타당성은 시뮬레이션을 통하여 검증하였다.

• Proceedings of the KIPE Conference
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• 2008.06a
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• pp.256-258
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• 2008

현재 멀티레벨 인버터는 고압 대용량 시스템에 많이 사용되고 있으며, 연구 또한 지속되고 있다. 현재 일반적으로 사용되는 멀티레벨 방법으로는 Neutral Point Clamp(NPC), H-Bridge 케스캐이드, 플라잉 커패시터가 멀티레벨이 있다. 본 논문에서는 Neutral Point Clamp 토포로지 중 다이오드 클램프 멀티레벨을 이용하여 3상 유도전동기용 하이브리드 다이오드 클램프 멀티레벨 인버터를 구성 하였다. 그리고 신호 발생 방법으로는 Subhamonic PWM 방식을 사용하였으며, 유도 전동기 제어는 간접벡터제어로 제어를 함으로써 유도 전동기 구동용 하이브리드 다이오드 클램프 멀티레벨 인버터의 적합함을 검증 하였다.