• Proceedings of the KIPE Conference
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• 2014.07a
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• pp.213-214
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• 2014

This paper compares two instantaneous reactive power definitions in DFIG wind turbine with a back-to-back three-level neutral-point clamped voltage source converter under unbalanced grid conditions. In general, conventional definition of instantaneous reactive power is obtained by taking an imaginary component of complex power. The other definition of instantaneous reactive power can be developed based on a set of voltages lagging the grid input voltages by 90 degree. A complex quantity referred as a quadrature complex power is defined. Proposed definition of instantaneous reactive power is derived by taking a real component of quadrature complex power. The characteristics of two instantaneous reactive power definitions are compared using the ripple-free stator active power control algorithm in DFIG. Instantaneous reactive power definition based on quadrature complex power has a simpler current reference calculation control block. Ripple of instantaneous active and reactive power has the same magnitude unlike in conventional definition under grid unbalance. Comparison results of two instantaneous reactive power definitions are verified through simulation.

• Proceedings of the KIPE Conference
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• 2014.07a
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• pp.367-368
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• 2014

This paper investigates characteristics of high power semiconductor device losses in 5MW-class Permanent Magnet Synchronous Generator (PMSG) Medium Voltage (MV) wind turbines. High power semiconductor device of press-pack type IGCT of 6.5kV is considered in this paper. Analysis is performed based on neutral point clamped (NPC) 3-level back-to-back type voltage source converter (VSC) supplied from grid voltage of 4160V. This paper describes total loss distribution at worst case under inverter and rectifier operating mode for the power semiconductor switches. The loss analysis is confirmed through PLECS simulations. In addition, the loss factors due to di/dt snubber and ac input filter are presented. The investigation result shows that IGCT type semiconductor devices generate the total efficiency of 97.74% under the rated condition.

• Proceedings of the KIPE Conference
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• 2014.07a
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• pp.102-103
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• 2014

본 논문에서는 ${\pm}750V$ LVDC 배전용 전원장치에 적합한 3레밸 NPC 정류기 시스템을 제안한다. 제안하는 정류기 시스템은 배선선로의 부하 불평형에 따른 NPC 정류기의 출력 전압 불평형 현상을 해결하기 위해서 출력전압 밸런스 알고리즘을 적용하였다. 제안하는 정류기 시스템은 50kVA 용량의 시제품의 실험을 통해서 성능을 검증하였다.

• Proceedings of the KIPE Conference
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• 2014.07a
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• pp.205-206
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• 2014

본 논문은 불평형 계통 조건하에 LCL필터를 사용한 3레벨 NPC 인버터의 모델링과 정지 좌표계에서 전류의 정상분과 역상분을 동시에 제어하여 인버터 시스템을 안정적으로 동작시키는 방법을 제안한다. 또한 본 논문은 NPC 인버터가 가지는 태생적인 문제점인 중성점 전압 밸런싱 문제를 간단히 계산 된 옵셋전압을 이용하여 해결한다. 제안된 방법은 시뮬레이션 결과를 통하여 타당성을 검증하였다.

• Proceedings of the KIPE Conference
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• 2012.07a
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• pp.209-210
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• 2012

NPC 인버터는 높은 효율과 우수한 출력 THD로 계통연계 시스템에 많이 채용되고 있다. 이때 LCL필터는 계통연계 기준을 만족하면서 가격과 부피측면을 고려하여 인덕턴스와 캐패시턴스는 가능한 작게 설계하는 것이 중요하다. 본 논문에서는 계통연계형 NPC 인버터에서 PWM기법을 고려하여 계통전류의 고조파 기준을 만족하면서 설계자가 독립부하 전압리플, 인덕터 부피, 무효전류량, 시스템 대역폭에 가중치를 적용할 수 있는 LCL필터 최적설계 방법을 제안한다.

• Proceedings of the KIPE Conference
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• 2015.07a
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• pp.59-60
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• 2015

본 논문에서는 3-Level NPC(Neutral Point Clamped) 인버터에서 ZDPWM(Zero Dead Time Pulse Width Modulation) 기법에 대해서 제안한다. 3-Level NPC 인버터에서 기존 PWM 기법은 각 스위치는 서로 상보적인 동작을 수행하고, 반도체 스위칭 소자 특성상 Rise Time과 Fall Time의 시간차이로 인하여 단락사고를 방지하기 위해 스위칭 신호의 Rising Edge에 데드타임을 인가하여 단락을 방지한다. 그러나 이러한 데드타임은 지령 스위칭 신호와 실제 스위칭 신호의 오차로 인하여 출력 전압 및 전류에 왜곡이 발생하고, 이러한 왜곡으로 인하여 시스템의 오작동 및 직류링크단 전압의 불평형의 원인이 된다. 제안하는 PWM기법은 지령전압과 출력전류의 위상에 따라 영역을 나눈 후 전류의 방향에 따라 옵셋 전압을 생성하여 새로운 지령전압을 만들어 각 스위치에 스위칭 신호를 인가한다. 제안한 기법에 타당성을 증명하기 위해 시뮬레이션을 통해 검증하였다.

• Proceedings of the KIPE Conference
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• 2015.07a
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• pp.357-358
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• 2015

This paper provides a comparison of power converter loss and thermal description for voltage source and current source type 5MW-class medium voltage topologies of wind turbines. Neutral-point clamped three-level converter is adopted for voltage source type topology while two-level converter is employed for current source type topology considering the popularity in the industry. In order to match the required voltage level of 4160V with the same switching device of IGCT as in voltage source converter, two active switches are connected in series for the case of current source converter. The loss analysis is confirmed through PLECS simulations. In addition, the loss factors due to di/dt and dv/dt snubber and ac input filter are presented. The comparison result shows that VSC-based wind turbine system has a higher efficiency than that of CSC under the rated operating conditions.

• Proceedings of the KIPE Conference
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• 2015.07a
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• pp.361-362
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• 2015

This paper proposes a Direct Power Control (DPC) scheme of improved command tracking capability for Permanent Magnet Synchronous Generator (PMSG) Medium Voltage (MV) Wind Turbines. Benchmarking is performed based on a neutral point clamped three-level back-to-back type voltage source converter. It is introduced to design the DPC modeling and propose DPC scheme of a three-level NPC (3L-NPC) converter. During the fault condition in wind farms, the proposed control scheme directly controls the generated output power to the command value from the hierarchical wind farm controller. The proposed control scheme is compared with conventional control scheme as respect to loss and thermal analysis. The DPC scheme of improved command tracking capability is confirmed through PLECS simulations. Simulation result shows that proposed control scheme achieves a much shorter transient time in a step response of generated output power. The proposed control scheme makes it possible to provide a good dynamic performance for PMSG MV wind turbine to generate a high quality output power under grid fault condition.

• Proceedings of the KIPE Conference
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• 2012.07a
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• pp.273-274
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• 2012

This paper investigates control algorithms for a doubly fed induction generator(DFIG) with a back-to-back three-level neutral-point clamped voltage source converter in medium voltage wind power system under unbalanced grid conditions. Two different control algorithms to compensate for unbalanced conditions are proposed. Evaluation factors of control algorithm are fault ride-through(FRT) capability, efficiency, harmonic distortions and torque pulsation. Zero regulated negative sequence stator current control algorithm has the most effective performance concerning FRT capability and efficiency. Ripple-free control algorithm nullifies oscillation component of active power and reactive power. Ripple-free control algorithm shows the least harmonic distortions and torque pulsation. Combination of zero regulated negative sequence stator current and ripple-free control algorithm control algorithm depending on the operating requirements and depth of grid unbalance presents the most optimized performance factors under the generalized unbalanced operating conditions leading to high performance DFIG wind turbine system.

• Proceedings of the KIPE Conference
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• 2012.07a
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• pp.510-511
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• 2012

최근 전력변환 분야에서 고압 인버터의 요구가 증가함에 따라 국내외 Drive 업체에서 멀티레벨 인버터에 대한 관심이 커지고 있다. 특히, 현재 LS산전에서 양산되고 있는 Cascaded H-Bridge(이하 CHB) Type의 멀티레벨 인버터와 더불어 1981년 Nabae 교수에 의해 처음 제안된 3-Level Neutral Point Clamped(이하 NPC) Type의 멀티레벨 인버터는 최근 그 성능 및 신뢰성에 대한 검증이 많이 이루어 졌으며 경쟁사인 ABB/YASKAWA/TMEIC사(社) 등에서 실제 제품화가 되고 있다. 본 논문에서는 현재 LS산전에서 개발중인 3-Level NPC 인버터 기반의 5-Level NPC 인버터의 System 최적화를 위해 양산중인 CHB Type의 멀티레벨 인버터와 그 특성을 비교하여 해당 인버터 개발에 대한 타당성을 검증하였다.