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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 지도교수
- 한병문
- 발행연도
- 2017
- 저작권
- 명지대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
이용수2
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최근 들어 고전압 직류송전 시스템에서 모듈형 멀티레벨 컨버터가 고품질, 고효율 전력 전송의 핵심으로 주목 받으면서 많은 연구들이 진행되고 있다. 암당 개의 서브모듈로 구성된 모듈형 멀티레벨 컨버터는 초기 기동시 서브모듈 캐패시터를 충전하는 과정에서 큰 충전 전류가 발생하는 문제를 갖고 있다. 이러한 과도 전류는 시스템 내부에 흘러 전력 스위칭 장치나 필터 등에 전류 스트레스를 가하는 원인이 된다. 이와 같은 문제를 해결하기 위해서 과도 전류를 감쇠하며 서브모듈 캐패시터 전압을 정격까지 충전하는 과정을 모듈형 멀티레벨 컨버터의 초기 충전 기법이라 한다.
본 논문에서는 근사 계단 제어 방식으로 동작하는 모듈형 멀티레벨 컨버터의 초기 기동 시 서브모듈 캐패시터 전압을 충전하는 새로운 초기 충전 기법을 제안한다. 이 때, 제안하는 초기 충전 기법은 펄스 폭 변조의 효과를 얻을 수 있는 지령 값을 사용하여 서브모듈 캐패시터를 충전하기 때문에 알고리즘이 매우 간단하다.
제안하는 기법의 타당성을 검증하기 위해 PSCAD/EMTDC 소프트웨어를 사용하여 시뮬레이션을 진행하였다. 또한 제안하는 기법의 적용 가능성을 파악하고자 백투백 시스템에 제안하는 초기 충전 기법을 적용하여, 시스템의 초기 기동부터 전력 제어까지 시뮬레이션을 수행하였다.
이를 기반으로 10kVA 용량의 3상 모듈형 멀티레벨 컨버터를 제작한 후 시뮬레이션과 동일하게 실험을 진행하였다. 우선 모듈형 멀티레벨 컨버터의 기본 동작을 실험한 후, 백투백 시스템에 제안하는 초기 충전 기법을 적용하여 시뮬레이션과 같은 조건에서 실험을 진행하였다. 이를 통해 제안하는 초기 충전 기법을 적용하면 서브모듈 캐패시터의 전압을 서서히 충전하면서, 충전 과도 전류를 감소할 수 있는 것을 확인하였다.
본 논문에서는 근사 계단 제어 방식으로 동작하는 모듈형 멀티레벨 컨버터의 초기 기동 시 서브모듈 캐패시터 전압을 충전하는 새로운 초기 충전 기법을 제안한다. 이 때, 제안하는 초기 충전 기법은 펄스 폭 변조의 효과를 얻을 수 있는 지령 값을 사용하여 서브모듈 캐패시터를 충전하기 때문에 알고리즘이 매우 간단하다.
제안하는 기법의 타당성을 검증하기 위해 PSCAD/EMTDC 소프트웨어를 사용하여 시뮬레이션을 진행하였다. 또한 제안하는 기법의 적용 가능성을 파악하고자 백투백 시스템에 제안하는 초기 충전 기법을 적용하여, 시스템의 초기 기동부터 전력 제어까지 시뮬레이션을 수행하였다.
이를 기반으로 10kVA 용량의 3상 모듈형 멀티레벨 컨버터를 제작한 후 시뮬레이션과 동일하게 실험을 진행하였다. 우선 모듈형 멀티레벨 컨버터의 기본 동작을 실험한 후, 백투백 시스템에 제안하는 초기 충전 기법을 적용하여 시뮬레이션과 같은 조건에서 실험을 진행하였다. 이를 통해 제안하는 초기 충전 기법을 적용하면 서브모듈 캐패시터의 전압을 서서히 충전하면서, 충전 과도 전류를 감소할 수 있는 것을 확인하였다.
목차
그림목차 ⅲ표목차 ⅴ국문초록 ⅵ제 1 장 서 론 1제 2 장 모듈형 멀티레벨 컨버터의 기본 원리 52.1 모듈형 멀티레벨 컨버터 62.1.1 모듈형 멀티레벨 컨버터의 시스템 구성 62.1.2 서브모듈의 구성과 동작 72.1.3 모듈형 멀티레벨 컨버터 시스템의 모델링 102.2 근사 계단 제어 변조 기법 122.3 서브모듈 캐패시터 전압 평형 알고리즘 15제 3 장 모듈형 멀티레벨 컨버터 기반 백투백 시스템의 초기 충전 기법 173.1 모듈형 멀티레벨 컨버터 기반 백투백 시스템의 초기 기동 173.2 모듈형 멀티레벨 컨버터의 서브모듈 캐패시터 충전 과정 193.3 기존의 초기 충전 기법 21제 4 장 모듈형 멀티레벨 컨버터의 새로운 초기 충전 기법 264.1 제안하는 초기 충전 기법 26제 5 장 PSCAD/EMTDC 소프트웨어를 이용한 시뮬레이션 335.1 시뮬레이션 구성 335.2 서브모듈 캐패시터 직렬등가저항 355.3 모듈형 멀티레벨 컨버터의 기본 동작 시뮬레이션 결과 375.4 초기 충전 기법 동작 시뮬레이션 결과 415.5 모듈형 멀티레벨 컨버터와 3상 2레벨 컨버터의 백투백 시뮬레이션 결과 45제 6 장 하드웨어 실험 496.1 모듈형 멀티레벨 컨버터 기본 동작 실험의 구성 496.1.1 모듈형 멀티레벨 컨버터의 하드웨어 장치 506.1.2 서브모듈의 구성과 동작 516.2 모듈형 멀티레벨 컨버터의 기본 동작 실험 결과 526.3 초기 충전 기법 동작 실험 결과 556.4 백투백 동작 실험 결과 57제 7 장 결론 58참고문헌 59Abstract 62
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