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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 지도교수
- 조영훈
- 발행연도
- 2019
- 저작권
- 건국대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
이용수16
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고조파 신호주입 기반 단상 3레벨 NPC 인버터의 중성점 전압 균형제어 방법
최근 직류배전 시스템과 에너지자립에 대한 연구의 증가로 전력변환시스템의 고압, 대용량화가 요구되고 있다. 이러한 요구에 의해 다양한 방식의 고압, 대용량 인버터를 구현하는 방식들이 연구되었다. 그 중에서 멀티레벨 인버터 방식은 고압 대용량 전력변환에 적합한 회로구조 중 하나이다.
3레벨 NPC 인버터에서 직류링크 커패시터의 전압 불균형은 중요한 문제이다. 이 논문에서는 공통 옵셋 전압을 통해 직류링크 커패시터 전압 불균형을 보상하는 방법을 제안한다. 옵셋 전압은 커패시터 사이의 중성점 전압차와 계통전압 주파수의 2차 고조파 성분으로 구성된다. 직류링크 전압 균형제어 방법을 위해 단상 3레벨 NPC 인버터의 이론적인 분석을 수행하였고, 제안하는 직류링크 전압오차 보상방법을 수식적으로 해석하였다. 또한 2차고조파 옵셋신호를 주입하는 방법을 단상 NPC 인버터 1모듈과 3모듈에서 발생한 직류링크 전압 오차를 보상하기 위해 각각 적용하였다. 제안된 커패시터 전압오차 보상방법은 추가적인 하드웨어 구성을 필요로 하지 않기 때문에 손실과 비용증가가 발생하지 않으며, 옵셋전압을 계산하는 과정에서 필요한 계산이 복잡하지 않아 간단하게 구현이 가능하다.
모의실험과 실제실험을 위해서 단상 3레벨 NPC 인버터 모듈의 설계와 하드웨어 최적화를 수행하였다. 제안한 2 고조파 신호주입 방법의 효과는 모의실험과 실제실험을 통해 검증하였다.
주제어 : 반도체변압기, NPC인버터, 중성점 전압, 옵셋신호, 2고조파, 전압보상
고조파 신호주입 기반 단상 3레벨 NPC 인버터의 중성점 전압 균형제어 방법
최근 직류배전 시스템과 에너지자립에 대한 연구의 증가로 전력변환시스템의 고압, 대용량화가 요구되고 있다. 이러한 요구에 의해 다양한 방식의 고압, 대용량 인버터를 구현하는 방식들이 연구되었다. 그 중에서 멀티레벨 인버터 방식은 고압 대용량 전력변환에 적합한 회로구조 중 하나이다.
3레벨 NPC 인버터에서 직류링크 커패시터의 전압 불균형은 중요한 문제이다. 이 논문에서는 공통 옵셋 전압을 통해 직류링크 커패시터 전압 불균형을 보상하는 방법을 제안한다. 옵셋 전압은 커패시터 사이의 중성점 전압차와 계통전압 주파수의 2차 고조파 성분으로 구성된다. 직류링크 전압 균형제어 방법을 위해 단상 3레벨 NPC 인버터의 이론적인 분석을 수행하였고, 제안하는 직류링크 전압오차 보상방법을 수식적으로 해석하였다. 또한 2차고조파 옵셋신호를 주입하는 방법을 단상 NPC 인버터 1모듈과 3모듈에서 발생한 직류링크 전압 오차를 보상하기 위해 각각 적용하였다. 제안된 커패시터 전압오차 보상방법은 추가적인 하드웨어 구성을 필요로 하지 않기 때문에 손실과 비용증가가 발생하지 않으며, 옵셋전압을 계산하는 과정에서 필요한 계산이 복잡하지 않아 간단하게 구현이 가능하다.
모의실험과 실제실험을 위해서 단상 3레벨 NPC 인버터 모듈의 설계와 하드웨어 최적화를 수행하였다. 제안한 2 고조파 신호주입 방법의 효과는 모의실험과 실제실험을 통해 검증하였다.
주제어 : 반도체변압기, NPC인버터, 중성점 전압, 옵셋신호, 2고조파, 전압보상
목차
제1장 서론 1제1절 연구배경 1제2절 연구목적 6제3절 논문의 구성 7제2장 다이오드 클램핑 인버터 8제1절 다이오드 클램핑 (NPC) 인버터 개요 81. NPC 인버터 82. NPC 인버터의 동작원리 11제2절 NPC 인버터의 직류링크 커패시터 전압 균형제어 방법 분석 141. 옵셋전압 주입을 통한 NPC 인버터의 균형제어 방법 14제3장 NPC 인버터의 직류링크 전압오차 보상 방법 17제1절 2고조파 신호주입을 통한 직류링크 전압 균형제어 방법 171. 2고조파 신호주입을 통한 단위모듈 NPC 인버터 균형제어 172. 2고조파 반파주입을 통한 단위모듈 NPC 인버터 균형제어 223. 2고조파 신호주입을 통한 다모듈 NPC 인버터 균형제어 264. 여러 고조파성분 주입에 따른 스위칭 상태 변화 분석 28제2절 제안하는 직류링크 전압 균형제어 모의실험 311. 2고조파 및 2고조파 반파주입 모의실험 312. 2고조파 신호주입을 통한 다모듈 NPC인버터 균형제어 383. 3고조파 이상 신호주입 모의실험 43제4장 단상 NPC 인버터 시스템 설계 및 검증 45제1절 하프브릿지 NPC 인버터 설계 451. 하브프릿지 NPC 인버터 하드웨어 설계 452. 하프브릿지 NPC 인버터 동작 검증 51제2절 풀브릿지 NPC 인버터 설계 561. 13.2kV 대응 가변전원환경 구축 562. 풀브릿지 NPC 인버터 동작 검증 57제3절 제안하는 직류링크 커패시터 균형제어 검증실험 601. 단상 NPC 인버터 단위모듈 실험 602. 단상 NPC 인버터 3모듈 실험 64제5장 결과검토 68제6장 결론 69참고문헌 72부록 77A. 단상 NPC 인버터의 스위칭 상태별 전류경로 77B. 여러 고조파신호 주입에 따른 균형제어 모의실험 결과 88C. 기호 및 약어 91국문초록 92
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