• Journal of Power Electronics
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• 제18권6호
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• pp.1729-1750
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• 2018

Voltage source inverters (VSIs) are widely used to drive induction motors in industry applications. The quality of output waveforms depends on the switching sequences used in pulse width modulation (PWM). In this work, all existing optimal space vector pulse width modulation (SVPWM) switching strategies are studied. The performance of existing SVPWM switching strategies is optimized to realize a tradeoff between quality of output waveforms and switching losses. This study generalizes the existing optimal switching sequences for total harmonic distortions (THDs) and switching losses for different modulation indexes and reference angles with a parameter called quality factor. This factor provides a common platform in which the THDs and switching losses of different SVPWM techniques can be compared. The optimal spatial distribution of each sequence is derived on the basis of the quality factor to minimize harmonic current distortions and switching losses in a sector; the result is the minimum ripple loss SVPWM (MRSLPWM). By employing the sequences from optimized switching maps, the proposed method can simultaneously reduce THDs and switching losses. Two hybrid SVPWM techniques are proposed to reduce line current distortions and switching losses in motor drives. The proposed hybrid SVPWM strategies are MRSLPWM 30 and MRSLPWM 90. With a low-cost PIC microcontroller (PIC18F452), the proposed hybrid SVPWM techniques and the quality of output waveforms are experimentally validated on a 2 kVA VSI based on a three-phase two-level insulated gate bipolar transistor.

• 한국전자통신학회논문지
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• 제14권5호
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• pp.951-958
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• 2019

분산 전원의 계통 연계를 위해서는 연계 전에 분산 전원 출력전압을 계통전압과 동기화시켜야 하는데, 전압의 크기, 위상 그리고 주파수를 일치시키는 문제이기 때문에 쉽지 않다. 본 연구에서는 3상 인버터의 계통 연계를 위한 벡터제어 기반의 동기화 알고리즘을 개발하였다. 하나의 3상 전압형 인버터를 설계, 제작하여 개발된 알고리즘의 유효성을 검증하였다. 3상 인버터의 주제어장치는 DSP 기반으로 개발되었고, 계통의 전기적인 레벨은 실험실에서 실험이 가능한 전기적 레벨로 하였다. 그리고 실험을 통하여 3상 인버터의 출력전압이 계통전압을 추종하여 동기화를 이루는 것을 보임으로서 제시된 알고리즘이 계통 연계를 위한 동기화 알고리즘으로 활용될 수 있음을 확인될 수 있었다.

• 한국전자통신학회논문지
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• 제16권4호
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• pp.643-652
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• 2021

송·배전시스템에서 사고나 장애는 결코 완벽하게 피할 수 없으며, 단락 및 지락사고는 계통운영자의 노력에도 불구하고 발생한다. 최근 대용량 신재생 분산전원의 송·배전계통에 연계가 급증하여 계통 운영에 다양한 영향을 주고 있어, 이를 최소화하기 위해 FRT(Fault-Ride-Through)와 같은 연계기준을 마련하여 풍력터빈 또는 태양광 인버터가 계통의 중대 장애 시 연계유지 또는 신속한 계통분리 등을 원활히 수행하여 운영자가 안정적으로 계통을 운영할 수 있도록 지원을 하여야 한다. 본 논문에서는 대표적인 신재생 분산전원의 계통연계 기준인 FRT 조건의 충족여부를 적절하게 판단하기 위하여 동기페이저 측정을 하는 PMU(Phasor Measurement Unit)를 사용한 검출 시스템을 설계 및 구축하고 발전기 탈락으로 인한 계통사고 사례를 기반으로 제시한 시스템을 분석하고 평가한다.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제24권8호
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• pp.1037-1043
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• 2020

본 논문에서는 IoT 기기를 위한 저가, 초소형, 저 전력의 반도체 공정 기반 물리적 복제 불가능 보안회로를 소개한다. 제안하는 보안회로는 SRAM 구조의 인버터 간 교차결합 경로에 스위칭 회로를 연결하여 챌린지 입력을 인가함으로써 다수개의 입출력 쌍을 갖도록 한다. 그 결과 제안된 구조는 기존 SRAM 기반 물리적 복제 불가능 보안회로의 빠른 동작 속도와 비트 당 소요면적이 작은 장점을 유지하면서도 다수개의 입출력 쌍을 갖는다. 제안된 스위칭 SRAM 기반의 물리적 복제 불가능 보안회로는 성능 검증을 위해 180nm CMOS 공정을 이용하여 총 면적 0.095㎟ 의 칩으로 제작하였다. 측정 결과 4096-bit의 CRP, 0의 Intra-HD, 0.4052의 Inter-HD의 우수한 성능을 보였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제21권12호
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• pp.16-22
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• 2020

본 논문에서는 계통연계형 인버터용 LCL 필터 특성을 학계와 산업계의 대표적인 오프라인, 온라인 시뮬레이션 도구를 적용하여 LCL 필터와 L 필터의 차이점을 비교 분석하였다. 논문의 연구방법은 비교 분석 및 검증 방법을 적용하여 먼저 LCL 필터를 포함한 계통연계형 인버터 시스템의 수학적 분석과 모델링한 후 오프라인 시뮬레이션 도구로 시뮬레이션한 결과를 수학적 이론값과 비교하였으며, 마지막으로 실시간 시뮬레이터를 사용한 실험을 통한 검증과정으로 구성하였다. 3개의 시뮬레이션 툴을 사용하여 LCL 필터를 모델링 및 시뮬레이션하고 LCL 필터의 고주파 고조파에 대해 필터링 효과를 확인하였다. 먼저, LCL 필터의 전달 함수와 관련 수식을 소개하였으며, 이를 바탕으로 보드선도로 그 특성을 분석하였다. 또한 LCL 필터의 매개 변수에 따라 PSIM 및 MATLAB의 오프라인 시뮬레이션과 FFT를 통해 필터 특성을 확인하였다. 마지막으로 실시간 시뮬레이터인 Typhoon HIL402와 DSP 제어기를 연결하여 온라인 시뮬레이션 결과와의 일관성을 확인하였으며 LCL 필터의 필터링 특성을 시험으로 검증하였다.

• 전기전자학회논문지
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• 제26권2호
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• pp.271-279
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• 2022

본 논문은 플로팅 커패시터를 갖는 이중 인버터의 향상된 데드 타임 보상 기법을 제안한다. 플로팅 커패시터를 갖는 이중 인버터는 2-레벨 단일 인버터보다 전력 반도체가 6개가 추가된다. 전력 반도체의 수가 증가로 이중 인버터의 출력 전압은 추가된 전력 반도체의 도통 전압만큼 감소되며 출력 전류 품질은 전력 반도체에 의한 전압 강하와 데드 타임에 의해 저하된다. 본 논문에서 제안하는 기법은 이중 인버터의 데드 타임 및 전력 반도체의 도통 전압을 보상하여 전류 품질을 개선하고 추가적인 대역통과 필터를 이용한 고조파 보상 기법을 통해 데드 타임과 도통 전압 보상에 대한 오차를 추가 보상한다.

• 전기전자학회논문지
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• 제26권2호
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• pp.265-270
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• 2022

본 논문에서는 정지 좌표계 dq-축 전류를 기반으로 하는 비대칭 6상 PMSM의 스위치 개방 고장 검출 알고리즘을 제안한다. 본 논문에서의 해당 모터는 2개의 3상 권선이 30°의 전기적 위상차를 갖고 중성점이 분리된 비대칭 구조를 갖는다. 따라서 듀얼 3상 PWM 인버터와 스위치 개방 고장으로 인한 검출기법이 반드시 필요하다. 본 논문에서는 비대칭 6상 PMSM을 구동하기 위해 듀얼 dq축 전류 제어 방식을 사용하며 전역 통과 필터와 저역 통과 필터를 사용해 전류 변동을 감지하여 개방 고장이 발생한 스위치를 검출하는 방식을 제안한다. 제안한 방법의 효과와 유용성은 여러 실험을 통해 검증하였다.

• 한국정보전자통신기술학회논문지
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• 제15권5호
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• pp.335-342
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• 2022

본 논문에서는 오디오 애플리케이션을 위한 단일 비트 3차 피드포워드 델타 시그마 변조기를 제안한다. 제안된 변조기는 저전압 및 저전력 애플리케이션을 위한 클래스-C 인버터를 기반으로 한다. 고정밀 요구 사항을 위해 레귤레이티드 캐스코드 구조의 클래스-C 인버터는 DC 이득을 증가시키고 저전압 서브쓰레스홀드 증폭기 역할을 한다. 제안된 클래스-C 인버터 기반 변조기는 180nm CMOS 공정으로 설계 및 시뮬레이션되었다. 성능 손실이 없으면서 낮은 공급 전압 호환성을 가지도록 제안된 클래스-C 인버터 기반 스위치드 커패시터 변조기는 높은 전력 효율을 달성하였다. 본 설계는 20kHz의 신호 대역폭 및 4MHz의 샘플링 주파수에서 동작시켜 93.9dB의 SNDR, 108dB의 SNR, 102dB의 SFDR 및 102dB의 DR를 달성하면서 0.8V 전원 전압에서 280μW의 전력 소비만 사용한다.

• 한국정보전자통신기술학회논문지
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• 제15권4호
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• pp.291-297
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• 2022

본 논문은 가전용 교류 전동기 구동을 위한 인버터 회로에 포함된 지능형 스위칭 모듈인 IPM 모듈에 대한 특성 및 신뢰성 계측 회로 설계 방법에 대한 연구이다. IPM은 전동기 구동기의 핵심 부품으로 그 스위칭 특성이 서보 구동 중에 일관되게 유지돼야 한다. 그 특성 중 스위치 온 특성을 결정하는 콜렉터-에미터간 도통 전압 Vce(on) 특성이 중요하다. 인버터 구성의 핵심 부품인 IPM은 여러 브랜드의 제품이 생산되고 있기 때문에 응용시스템의 최적 성능을 위해서는 IPM의 제품군에 따른 IGBT 스위치의 콜렉터-에미터간 도통 전압 Vce(on) 값을 측정하기 위한 방법 및 계측 평가 시스템이 필요하다. 제안된 방법은 제조사별 IPM이 전동기 구동회로에 장착된 상태에서 부하에 따른 Vce(on) 값을 계측 평가할 수 있는 새로운 방법으로 사용자 회사 입장에서는 중요한 설비가 될 수 있다.

• 전기전자학회논문지
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• 제27권3호
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• pp.319-326
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• 2023

본 논문에서는 단상 전압 소스 인버터 (VSIs)의 강인한 출력 전압 제어를 위한 디지털 제어기 구현과 총 고조파 왜곡(T.H.D.v) 분석을 포함한 시뮬레이션 및 실험 결과를 제시한다. 일반적으로 VSI는 내부 루프의 전류 제어기에 비례 적분(PI) 제어기를 사용하고 외부 루프의 전압 제어기에 비례 공진 (PR) 제어기가 사용된다. 그러나, 비선형 부하에서 여전히 3차, 5차 및 7차와 같은 고차 고조파 왜곡이 발생한다. 따라서 본 논문에서는 고조파 왜곡을 억제하기 위해 홀수 고조파 주파수에 대한 공진 제어기를 포함한 비례 다중 공진 (PMR) 제어기를 제안한다. VSI 플랜트용 컨트롤러의 주파수 응답을 분석하고 PMR 컨트롤러를 설계합니다. 시뮬레이션을 통해 PI와 PMR을 전압 제어기로 사용할 때 출력 전압의 총 고조파 왜곡 특성을 비교 검증합니다. 선형 및 비선형 하중 조건이 모두 고려되었습니다. 마지막으로 PMR 제어기를 3kW급 VSIs 프로토 타입에 적용하여 그 유효성을 입증하였다.