• Journal of Power Electronics
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• 제16권6호
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• pp.2109-2118
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• 2016

Based on the space vector pulse width modulation (SVPWM) theory, this paper realizes an easier SVPWM strategy, which is equivalently implemented by CBSPWM with zero-sequence voltage injection. The traditional SVPWM strategy has no effect on controlling the neutral-point voltage balance. In order to solve the neutral-point voltage unbalance problem for neutral-point-clamped (NPC) three-level inverters, this paper proposes a neutral-point voltage balance controller. The proposed controller realizes controlling the neutral-point voltage balance by dynamically calculating the offset superimposed to the three-phase modulation waves of an equivalent SVPWM strategy. Compared with the traditional SVPWM strategy, the proposed neutral-point voltage balance controller has a strong ability to balance the neutral-point voltage, has good steady-state performance, improves the output waveforms quality and is easy for digital implementation. An experiment has been carried out on a NPC three-level inverter prototype based on a digital signal processor-complex programmable logic device (DSP-CPLD). The obtained experimental results verify the effectiveness of the proposed neutral-point voltage balance controller.

• Journal of Power Electronics
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• 제15권5호
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• pp.1207-1216
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• 2015

In order to suppress the low frequency oscillation of the neutral-point voltage for three-level inverters, this paper proposes a new discontinuous pulse width modulation (DPWM) control method. The conventional sinusoidal pulse width modulation (SPWM) control has no effect on balancing the neutral-point voltage. Based on the basic control principle of DPWM, the relationship between the reference space voltage vector and the neutral-point current is analyzed. The proposed method suppresses the low frequency oscillation of the neutral-point voltage by keeping the switches of a certain phase no switching in one carrier cycle. So the operating time of the positive and negative small vectors is equal. Comparing with the conventional SPWM control method, the proposed DPWM control method suppresses the low frequency oscillation of the neutral-point voltage, decreases the output waveform harmonics, and increases both the output waveform quality and the system efficiency. An experiment has been realized by a neutral-point clamped (NPC) three-level inverter prototype based on STM32F407-CPLD. The experimental results verify the correctness of the theoretical analysis and the effectiveness of the proposed DPWM method.

• 전력전자학회:학술대회논문집
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• 전력전자학회 2016년도 전력전자학술대회 논문집
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• pp.489-490
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• 2016

본 논문에서는 인버터 시스템의 가격을 줄이기 위해 3-레벨 NPC 인버터의 중성단에 하나의 션트 저항을 삽입함으로써 AC 전동기의 3상 전류를 획득하는 방법을 제안한다. 션트 저항으로부터 정확한 상 전류를 획득하기 위해서는 최소한의 시간이 필요하며 때문에 측정불가영역이 존재하게 된다. 기존의 측정불가영역으로 부터 상 전류를 복원하는 방법은 스위칭 패턴을 이동시키거나 공간 벡터 전압 변조 기법(SVPWM) 이외의 변조 기법을 이용하였는데 이러한 방법은 전류에 고조파를 증가시켜 효율을 떨어뜨리고 소음을 발생시킨다. 본 논문에서는 동기 좌표계 d-q축 비례적분제어기와 전동기 시스템의 전달함수를 이용하여 지령 전류로부터 실제 전류와 같은 전류를 얻는 방법을 통해 기존의 문제점들을 개선하는 방법을 제안한다. 제안된 방법은 시뮬레이션을 통해 증명하였다.

• 전력전자학회:학술대회논문집
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• 전력전자학회 2016년도 전력전자학술대회 논문집
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• pp.487-488
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• 2016

In this paper, a new active circuit for common-mode voltage (CMV) cancellation in three-level NPC (neutral-point clamped) inverters is proposed, which can avoid the saturation of the common-mode transformer (CMT). The proposed circuit utilizes an additional three-level leg to produce the compensating CMV of the NPC inverters, which eliminates the CMV of the inverter through the CMT.

• 전력전자학회:학술대회논문집
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• 전력전자학회 2014년도 추계학술대회 논문집
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• pp.21-22
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• 2014

본 논문은 5-레벨 NPC/H-브릿지 (Neutral Point Clamped/H-bridge) 인버터의 최적 제어 세트 (finite-control-set) 모델 예측 제어 (MPC: Model Predictive Control) 방법을 제안한다. NPC/H-브릿지 인버터의 출력 전류 제어 및 DC-link 커패시터 전압 균형을 유지하기 위해 출력 전류와 DC-link 커패시터 전압을 예측하고, 하나의 비용 함수 (cost function)을 통해 최적의 스위칭 상태를 출력한다. PSIM 시뮬레이션을 통해 제안된 제어 알고리즘의 검증하였다.

• 전력전자학회논문지
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• 제22권4호
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• pp.369-372
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• 2017

This paper presents a control scheme for three-level NPC inverters using small DC-link capacitors. To reduce the inverter system volume, the film capacitor with small capacitance is a promising candidate for the DC-link. When small capacitors are applied in a three level inverter, however, the AC ripple component increases in the DC-link NPV (neutral point voltage). In addition, the three-phase input grid currents are distorted when the DC-link capacitors are fed by diode rectifier. In this paper, the additional circuit is applied to compensate for small capacitor systems defect, and the offset voltage injection method is presented for the stabilization in NPV. These two proposed processes evidently ensure the quality improvement of the input grid currents and output load currents. The feasibility of the proposed method is verified by experimental results.

• 전력전자학회논문지
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• 제24권6호
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• pp.459-462
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• 2019

This work presents methods for reducing overshoot voltages across the drain-source of silicon carbide (SiC) MOSFETs in grid-connected hybrid active neutral-point-clamped (ANPC) inverters. Compared with 3-level NPC-type inverter, the hybrid ANPC inverter can realize the high efficiency. However, SiC MOSFETs conduct its switching operation at high frequencies, which cause high overshoot voltages in such devices. These overshoot voltages should be reduced because they may damage switching devices and result in electromagnetic interference (EMI). Two major strategies are used to reduce the overshoot voltages, namely, adjusting the gate resistor and using a snubber capacitor. In this paper, advantages and disadvantages of these methods will be discussed. The effectiveness of these strategies is verified by experimental results.

• 전력전자학회논문지
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• 제19권2호
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• pp.173-183
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• 2014

In this paper, an analysis of power losses for the three-level T-type and neutral-point clamped (NPC) PWM inverters is presented, in which the conduction and switching losses of semiconductor devices of the inverters are taken into account. In the inverter operation, the conduction loss depends on the modulation index (MI) and power factor (PF), whereas the switching loss depends on the switching frequency. Power losses for the T-type and NPC inverters are analyzed and calculated at the different operating points of MI, PF and the switching frequency, in which the four different models of semiconductor devices are adopted. In the case of lower MI, the NPC-type is more efficient than the T-type, and vice versa. The validity of the power loss analysis has been verified by the simulation results.

• 전기전자학회논문지
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• 제24권1호
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• pp.170-177
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• 2020

본 논문은 HF/LF 변조 방법을 적용한 ANPC (active neutral point clamped) 인버터의 스위치 개방 고장에 대응하기 위한 허용 제어 방법을 제안한다. 기존 Si 기반 인버터에 비해 SiC MOSFET과 Si IGBT로 구성된 ANPC 인버터는 시스템의 효율이 높고 출력 품질이 우수하다. HF/LF 변조는 커뮤테이션 루프를 줄일 수 있어 MW 급 대용량 인버터를 위해 사용되는 변조 기법이다. MW 급 인버터의 스위치 개방 고장은 부하에 심각한 손상을 입히며, 인버터가 동작을 멈출 경우 막대한 경제적 손실을 야기한다. 제안하는 스위치 개방 고장의 허용 제어 기술은 ANPC 인버터의 지속적인 운전을 가능하게 하며 신뢰성을 향상 시킨다. 제안하는 기법의 성능은 시뮬레이션 결과를 통해 검증한다.

• 한국조명전기설비학회지:조명전기설비
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• 제7권5호
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• pp.43-50
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• 1993

본 논문에서는 인버어터의 출력 파형에 포함되는 고조파를 제거하기 위하여, 디지틀 소프트웨어에 의한 NPC(Neutral Point Clamped) PWM 인버어터 제어기법을 제시하였다. 제안한 기법은 고조파 전류율과 파형 왜율을 낮출 수 있고, 인버어터의 성능을 크게 개선할 수 있다. 주파수 비를 36으로 하고, 변조지수를 1.2∼2.0의 범위에서 제어하였을 때, 대부분의 고조파 성분을 제거할 수 있고 기본파 성분의 크기를 최대로 출력할 수 있다.