공통모드전압 저감 기법을 적용한 3상 3-레벨 NPC PWM 컨버터의 DC단 중성점 전압 불평형 제어 :DC Neutral Voltage Unbalance Control of 3-Phase 3-Level NPC PWM Converter with Common Mode Voltage Reduction Technique

박정훈

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자료유형: 학위논문

저자정보: 박정훈 (부산대학교, 부산대학교 대학원)

지도교수: 김장목

발행연도: 2018

저작권: 부산대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.

이용수13

이 논문의 연구 히스토리 (2)

2018

공통모드전압 저감 기법을 적용한 3상 3-레벨 NPC PWM 컨버터의 DC단 중성점 전압 불평형 제어

박정훈 전기전자컴퓨터공학과-전기공학 2018.01 학위논문

2017

병렬형 3상 3레벨 NPC 컨버터의 DC단 불평형을 이용한 순환전류 저감

박정훈 , 정준형 , 손영득 외 1명 전력전자학회 학술대회 논문집 2017.07 학술대회자료

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본 논문에서는 3상 3-레벨 NPC 컨버터의 공통 모드(Common Mode) 전압 저감을 위한 PWM 기법을 적용하고 기법의 단점으로 발생하는 DC단 중성점 전압 불평형을 저감하기 위한 제어기법을 제안하였다. 공통모드 전압 저감을 위하여 4가지(Zero Vector, Small Vector, Medium Vector, Large Vector) 타입의 벡터 중 공통 모드 전압을 발생시키지 않는 Zero Vector와 Medium Vector만을 이용한 지령을 생성하는 벡터를 사용하는 MVS(Medium Vector Selection) PWM 기법을 사용하였다. 그러나 MVS PWM기법은 공통모드 전압이 발생하지 않기 때문에 큰 이점이 있지만 제한적인 전압벡터이용 때문에 전압 이용율의 감소나 DC단 중성점 전압 제어의 어려움 등 단점이 존재한다. 그중에서도 DC단 중성점 전압 밸런스 불평형은 이러한 PWM 방법의 사용에서 가장 큰 단점이다.
DC단 중성점 전압 불평형 제어는 P, N-type의 Small Vector를 이용하여 이들 각각의 인가시간을 조절하여 제어하게 되는데 MVS PWM의 경우 Small Vector를 사용하지 않음으로써 Small Vector에서 N-type Small Vector와 P-type Small Vector의 각각의 인가시간을 조절하는 형태의 DC단 중성점 불평형 제어기법의 사용이 불가하다. 이러한 문제를 해결하고자 본 논문에서는 4번째 상을 이용한 PD 제어기 기반의 DC단 중성점 불평형을 제어기를 제안하였다. MVS PWM을 이용한 공통 모드 전압 저감 효과와 본 논문에서 제안된 DC단 중성점 불평형 제어기의 유용성을 검증하기 위하여 컴퓨터 시뮬레이션과 실험을 수행하였다.

#3-레벨 NPC 컨버터 #공통 모드 전압 저감 #DC중성점 전압 균형 제어

1. 서 론 1
1.1 연구의 배경 및 필요성 1
1.2 기존 연구의 동향 2
1.3 연구의 범위 3
Ⅱ. 3상 3-레벨 NPC PWM 컨버터 4
2.1. 3상 3레벨 NPC 컨버터의 구성 4
가. 3-레벨 NPC PWM 컨버터의 구조 4
나. 스위칭 상태 5
다. 공간 벡터 전압 7
라. 스위치 인가시간 계산 8
2.2. PWM 승압형 컨버터의 모델링 11
가. 3상 전압 방정식 11
나. d-q 전압 방정식 12
다. PWM 승압형 컨버터의 계통 전압 기준제어시 전압 방정식 13
2.3. 제어기 설계 15
가. 전압 제어기 구성 15
나. 역률 제어기 구성 17
다. 제어각 연산 17
라. 3상 PWM 컨버터 제어 19
Ⅲ. 공통 모드 전압 저감 PWM 기법 20
3.1. 3-레벨 NPC 컨버터에서의 공통 모드 전압 20
3.2. 공통 모드 전압 저감 기법 21
가. MVS PWM기법 21
나. MVS PWM의 전압 이용율 24
Ⅳ. 제안하는 DC 단 중성점 전압 불평형 제어 방법 25
4.1. 중성점 전압 불평형의 원인 25
4.2. MVS PWM에서의 중성점 불평형 분석 31
4.3. 일반적인 DC단 중성점 전압 불평형 제어 33
4.4. 제안하는 4번째 상을 이용한 DC단 전압 불평형 제어 방법 35
가. 4번째 상을 이용한 DC단 전압 불평형 제어 방법 35
나. 4번째 상을 이용한 DC단 중성점 전압 불평형 제어기 설계 38
Ⅴ. 시뮬레이션 42
5.1. 시뮬레이션 구성 42
5.2. 시뮬레이션 결과 44
Ⅵ. 실 험 50
6.1. 실험 세트 제작 51
가. 4상 컨버터 설계 51
나. 제어보드 구성 53
6.2. 실험 세트 구성 54
6.3. 실험 결과 55
Ⅶ. 결 론 61

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