• Journal of Power Electronics
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• 제19권4호
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• pp.944-955
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• 2019

In this paper, the three-level T-type neutral-point-clamped indirect matrix converter topology and the relative space vector modulation methods are introduced to improve the voltage transfer ratio and output voltage performance. The presented converter topology is based on combinations of cascaded-rectifier and three-level T-type neutral-point-clamp inverter. It can overcome the limitation of voltage transfer ratio of the conventional matrix converter and the high voltage rating of power switches of conventional matrix converter. Two SVPWM strategies for proposed converter are described in this paper to achieve the advantages features such as: sinusoidal input/output currents and three-level output voltage waveforms. Results from Psim 9.0 software simulation are provided to confirm the theoretical analysis. Hence, a laboratory prototype was implemented, and the experimental results are shown to validate the simulation results and to verify the effectiveness of the proposed topology and modulation strategies.

• 조명전기설비학회논문지
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• 제17권6호
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• pp.105-112
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• 2003

AC/DC 전력변환장치로서 위상제어 컨버터나 출력전압을 제어할 수 없는 다이오드 정류기는 역률저하 및 저차고조파 발생의 문제점을 가진다. 본 논문에서는 역률개선 및 고조파 감소의 문제점을 극복하기 위하여 3상 PWM AC/DC Boost 컨버터에 대해 연구하였다. 제안한 컨버터의 특성은 입력 단에 전류 센서 없이 전압 센서만을 사용하여 입력전류의 위상을 조정하는 비교적 간단한 알고리즘으로 단위역률을 구현하였으며, 일정 주파수로 스위칭 소자를 구동시키는 정현 PWM 방식을 채용하여 불규칙한 스위칭 주파수 방식에서 나타나는 입력필터의 설계 및 스위칭 소자 선정에 대한 어려움을 극복하였다. 본 논문에서 제안한 제어알고리즘을 시뮬레이션 한 결과 부하영역 및 발전영역에서도 단위역률이 잘 이루어졌으며 DC link 단의 출력전압이 거의 리플 없이 다이나믹한 응답특성을 보였다. 또 시뮬레이션으로 얻어진 회로정수를 바탕으로 인덕터 및 커패시터의 용량을 적절한 크기로 산정하여 실험 에 적용한 결과 같은 부하조건에서 다이오드 정류기와 비교하여 역률 및 저차 고조파가 현저하게 개선되었음을 알 수 있었다.

• 한국전자통신학회논문지
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• 제19권4호
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• pp.661-668
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• 2024

전력전자 풀파워 컨버터 기반의 직접 구동 영구자석 동기 풍력발전 그리드 연계 시스템의 토폴로지를 기반으로 풍력터빈 모델과 그리드 측 인버터 모델을 연구하고, 기계측 정류기 제어 기반의 전류 및 속도 이중 폐쇄 루프 전략과 전류 및 전압 이중 폐쇄 루프를 기반으로 한 그리드 측 인버터 제어 전략을 설계하여 2레벨 연속 이중 폐쇄 루프 완전 제어 전략을 구현했다. MATLAB/Simulink를 이용하여 시스템 시뮬레이션 모델을 구축하였고, 풍속이 단계별로 변할 때의 장치의 동작을 시뮬레이션하였으며, 그리드 전압의 동일한 위상과 양호한 정현파 특성을 갖는 그리드 연결 전류를 출력하였다. 연결된 시스템이 안정적이고 효율적으로 실행되었다. 시뮬레이션 결과 모델의 타당성과 합리성, 제어 전략의 정확성과 타당성을 검증하였다.

• 전력전자학회논문지
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• 제20권2호
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• pp.182-192
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• 2015

This study develops a digital control scheme with power factor correction for a front-end converter in an electric vehicle battery charger. The front-end converter acts as the boost-type switching-mode rectifier. The converter assumes the two roles of the battery charger, which include power factor control and robust charging performance. The proposed control scheme consists of a charging control algorithm and a grid current control algorithm. The scheme aims to obtain unity input power factor and robust performance. Based on the linear average model of the converter, a constant-current constant-voltage charging control algorithm that passes through only one proportional-integral controller and a current feed-forward path is proposed. In the current control algorithm, we utilized a second band pass filter, a single-phase phase-locked loop technique, and a duty-ratio feed-forward term to control the grid current to be in phase with the grid voltage and achieve pure sinusoidal waveform. Simulations and experiments were conducted to verify the effectiveness of the proposed control scheme, both simulations and experiments.

• 전력전자학회논문지
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• 제21권1호
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• pp.34-41
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• 2016

This study investigates transformer losses caused by current harmonics. Electrical transformers are designed to work under sinusoidal voltage and current waves at a rated frequency. Recently, various nonlinear loads, such as power electronic converters, are connected to a power system; these converters generate current harmonics. Current harmonics increase power loss in transformers, which results in several problems, including temperature increase of the transformer and insulation damage. These problems will eventually shorten the operational life of the transformer. In this study, different types of losses caused by current harmonics in three-phase transformers are studied under linear and nonlinear load conditions. Linear loads are simulated and experimented on using pure resistance load, whereas nonlinear loads are simulated and experimented on using a three-phase twelve-pulse thyristor full-bridge rectifier. The different types of losses in three-phase transformers are evaluated analytically through the experimental result and simulation in PSiM.

• 전력전자학회논문지
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• 제4권3호
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• pp.268-274
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• 1999

일반적으로 컨버터 장치로서 사용되고 있는 전력용 반도체 소자인 SCR이나 diode를 사용할 때 역률과 고조파의 문제를 야기 시킨다. 이러한 문제점을 해결하기 위해 자기소호형 소자인 IGBT등을 사용하여 입력측 선전류를 입력 전원전압과 동상인 정현파 전류로 유지함으로써 역률과 고조파에 대한 문제를 해결 하였다. 본 논문에서는 컨버터 출력측 직류전압 제어기에 부하전류 전향보상기(feedforward compensator)를 부가하여 출력측에 다이오드 정류기가 부가된 단상 전압형 인버터를 부하로 사용하여 보상기 부가에 따른 과도상태특성을 개선하였으며 전압형 PWM 컨버터 제어에 의한 특성을 시뮬레이션 및 실험 결과를 통하여 확인 하였다.

• Journal of Power Electronics
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• 제19권6호
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• pp.1536-1543
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• 2019

This paper presents an improved torque predictive control (TPC) for permanent magnet synchronous motors (PMSMs) using an indirect matrix converter (IMC). The IMC has characteristics such as a high power density and sinusoidal waveforms of the input-output currents. Additionally, this configuration does not have any DC-link capacitors. Due to these advantages of the IMC, it is used in various application field such as electric vehicles and railway cars. Recently, research on various torque control methods for PMSM drives using an IMC is being actively pursued. In this paper, an improved TPC method for PMSM drives using an IMC is proposed. In the improved TPC method, the magnitudes of the voltage vectors applied to control the torque and flux of the PMSM are adjusted depending on the PMSM torque control such as the steady state and transient response. Therefore, it is able to reduce the ripples of the output current and torque in the low-speed and high-speed load ranges. Additionally, the improved TPC can improve the dynamic torque response when compared with the conventional TPC. The effectiveness of the improved TPC method is verified by experimental results.

• 조명전기설비학회논문지
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• 제20권2호
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• pp.16-23
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• 2006

본 논문에서는 고역률을 가지고 영전압 스위칭으로 동작되는 새로운 단일 전력단 고주파 공진 인버터 링크형 DC-DC 컨버터 회로에 관하여 기술하고 있다. 제안된 토폴로지는 역률 교정기로써 하프 브리지형 부스트 컨버터와 하프 브리지 고주파 공진 컨버터를 단일 전력단으로 일체화 시켰다. 역률 보상용 부스트 컨버터의 부스트 인덕터 전류를 가변 스위칭 주파수와 일정 듀티비를 가지고 불연속 전류 모드(DCM)로 동작시킴으로써 부가적인 입력 전류제어기 없이 높은 입력 역률을 얻을 수 있다. 또 제안한 토폴로지의 이론해석을 무차원화 파라미터를 도입하여 범용성 있게 하여 회로 설계 전단계에서 필요한 특성값을 도식적으로 표현하다. 첨가해, 제안한 토폴로지의 상용화 가능성과 이론해석의 정당성을 입증하기 위해 스위칭 소자로 Power-MOSFET IRF 740을 제안회로 토폴로지의 스위칭 소자로 채용해 실험 장치를 구성하여 검토를 행하였다. 제안된 컨버터는 향후 통신용 DC/DC 컨버터의 전원장치, 방전등용 진원장치 등의 전원시스템에 유용히 사용될 것으로 사료된다.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제37권1호
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• pp.121-126
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• 2013

교류기기의 속도 및 토크 제어시스템에서 전력변환장치로 사용되는 싸이클로컨버터는 저속에서 토크가 크고 제어가 간단한 장점을 가지고 있다. 또한, 정류기, 직류링크부, 인버터가 설치되지 않으므로 시스템이 간단하고 대전력 시스템에 적합하다. 현재 사용되고 있는 대형선박의 추진전동기의 구동용 전력변환장치를 싸이클로컨버터로 변경하면 시스템이 간단해지므로 설치비용을 크게 감소시킬 수 있다. 하지만 기존의 싸이클로컨버터는 전력 반도체소자의 고속 스위칭에 의한 손실이 크고 출력 전압파형이 왜곡되어서 고조파 성분이 증가하게 된다. 본 논문에서는 이러한 단점을 개선하기 위해서 1차측에 위상이 다른 2개의 입력단과 2차측에 1개의 출력단으로 구성되는 상천이 필터를 설치한다. 위상이 다른 2개의 전압파형이 더해져서 2차측으로 변압됨으로써 전압파형이 정현파에 가깝게 출력된다. 그로 인해 추진전동기에 입력되는 전압파형이 개선되고 총고조파왜형율도 크게 감소한다.

• Journal of Power Electronics
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• 제16권2호
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• pp.464-472
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• 2016

This study applies the selective harmonic elimination (SHE) technique to design and operate a regulated AC/DC/AC power supply suitable for maritime military applications and underground trains. The input is a single 50/60 Hz AC voltage, and the output is a 400 Hz regulated voltage. The switching angles for a multi-level inverter and transformer turns ratio are determined to operate with special connected transformers with equal power ratings and produce an almost sinusoidal current. As a result of its capability of directly controlling harmonics, the SHE technique is applicable to apparatus with congenital immunity to specific harmonics, such as series-connected transformers, which are specially designed to equally share the total load power. In the present work, a single-phase 50/60 Hz input source is rectified via a semi-controlled bridge rectifier to control DC voltage levels and thereby regulate the output load voltage at a constant level. The DC-rectified voltage then supplies six single-phase quazi-square H-bridge inverters, each of which supplies the primary of a single-phase transformer. The secondaries of the six transformers are connected in series. Through off-line calculation, the switching angles of the six inverters and the turns ratios of the six transformers are designed to ensure equal power distribution for the transformers. The SHE technique is also employed to eliminate the higher-order harmonics of the output voltage. A digital implementation is carried out to determine the switching angles. Theoretical results are demonstrated, and a scaled-down experimental 600 VA prototype is built to verify the validity of the proposed system.