최근 단상 태양광 인버터는 태양판과 대지사이에 나타나는 기생 커패시터에서 발생하는 EMI를 감소시키기 위한 연구가 활발히 진행되고 있다. 본 논문에서는 계통연계 인버터의 EMI 개선 방안을 고찰하고, 이를 적용한 고효율 단상 풀 브릿지 인버터와 지전류 감소를 위한 새로운 방안을 제시한다.
본 논문은 단상 플라잉 커패시터 멀티레벨 인버터에서의 스위칭 상태 변화 횟수를 줄이는 새로운 기법을 제안하였다. 제안한 방법은 플라잉 커패시터 멀티레벨 인버터가 갖는 Redundant state 특성을 이용하며, 플라잉 커패시터 전압이 제어되는 범위 내에서 각 스위치가 최대한 적게 온/오프 하도록 Redundant state를 선택한다. 이를 단상 3-레벨 플라잉 커패시터 인버터에 적용하여 PSIM 시뮬레이션을 통해 유효성을 검증하였다.
본 논문에서는 계통연계형 단상 인버터의 데드타임 영향을 보상하는 새로운 알고리즘을 제시한다. 데드타임은 전력용 반도체 스위치를 제어하기 위한 PWM 신호 출력시 인버터의 동일 레그에서 두 스위칭 소자가 동시에 턴-온 되는 경우 발생하는 단락을 방지하기 위해 삽입된다. 이러한 데드타임은 인버터 출력전압에 전원주파수의 기본파 및 홀수차 고조파를 야기하며 그로 인해 상전류 역시 왜곡이 발생된다. 본 논문에서는 H-bridge 인버터의 구조를 가지는 계통연계형 단상 인버터에서 데드타임에 의한 인버터 출력전압 및 상전류의 영향을 분석하고 계통측 상전류에 포함된 고조파 성분을 제거하기 위하여 SOGI(Second-order Generalized Integrator)를 활용한 새로운 보상 알고리즘을 제안한다. 시뮬레이션과 실험을 통해 제안하는 알고리즘의 효용성을 검증한다.
The Transactions of the Korean Institute of Power Electronics
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v.6
no.1
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pp.21-26
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2001
This paper proposes a new double-connected 3-phase voltage source inverter with improved output voltage waveform. An auxiliary single-phase inverter injects a ripple voltage into the double-connected inverter to converter 12-step operation to 36-step operation. The KVA rating of the output phase-shifting transformer is reduced by employing a harmonic canceling reactor. The whole rectifier-inverter system including the proposed technique is introduced, and the experimental results are provided.
단상 풀브릿지 인버터는 직류전원에서 가변 주파수 전압을 발생시키는 전력변환기다. 또한 이를 근본으로 많은 곳의 산업현장에 응용되며 실제 가정생활이나 신재생 에너지의 변환 장치로 많이 사용된다. 또한 많은 MCU의 발달로 인해 PWM변조 방식의 인버터가 개발되는 상황이다. 이러한 경우 기존의 단상 풀 브릿지 인버터의 THD는 3-LEVEL로 THD의 특성 개선의 한계가 있는 것이 현재의 상황이다. 본 논문에서는 단상 풀브릿지의 인버터를 기본으로 개선된 토폴로지를 구현하여 THD의 특성을 한 단계 높인 방법을 제안하고자 한다.
본 논문에서는 개별적인 MPPT 제어가 가능한 단상 DC-버스 분산형 인버터의 구조 및 제어 방식에 대해 소개한다. 본 인버터는 H-브릿지 인버터에서 직류단이 분리된 형태이며, 다수의 태양광 패널의 MPPT 제어가 가능하다. 본 논문에서는 제안된 인버터의 계통 발전 방식과 함께 각 태양광 패널의 전력 분배 제어에 대해 논의하며, 모의실험을 통해 제안된 방식의 성능을 확인한다.
자동차의 경량화, 안전성 그리고 내식성 향상을 위하여 고강도 강판 및 도금 강판의 적용이 증가하면서 자동차 산업의 많은 부분에서 적용되는 저항 점용접에서도 고강도 강판과 도금강판의 적용이 증가하는 추세이다. 이에 따라 고강도 강판과 도금 강판의 낮은 용접성을 개선하기 위하여 기존의 단상 AC 용접기에서 전류 파형의 형태를 개선한 인버터 DC 용접기가 차체 조립라인에서 많이 사용되고 있다. 본 연구에서는 고강도 강판의 저항 점용접의 연속타점 시 단상 AC용접기와 인버터 DC용접기의 전극의 연속타점 수명의 차이를 비교하고 분석하기 위해 590MPa 급 전기아연도금강판을 이용하여 AWS 규격에 연속타점실험을 기준으로 단상 AC 와 인버터 DC 용접기의 연속타점 실험을 실시하였다. 연속타점실험 중에 전극의 형상관찰을 위해 100타점 간격으로 carbon paper를 이용해 전극 직경 변화를 관찰 하였으며, 100 타점간격으로 동저항을 측정하고 인장 전단 시편과 Peel test 시편을 제작하여 연속타점 시 단상 AC와 인버터 DC 용접기의 저항 점용접 연속타점 수명을 비교 분석하였다. 그리고 연속타점 실험 후 사용된 전극의 표면과 단면 형상을 각각 OM, SEM, EDX로 분석하여 전극 표면의 Zn과 합금화 된 전극의 합금층을 분석하였다. 그 결과 590MPa급 전기아연도금강판의 저항 점용점 연속타점 수명평가에서 인버터 DC 용접기가 단상 AC 용접기보다 200타점 더 우수한 연속타점 수명을 보유하였다. 특히 인장강도 기준 측면에서는 인버터 DC 용접기의 전극 연속타점수명은 매우 우수하다.
단일 루프 강인 전압 제어기를 이용한 단상 3kVA UPS 인버터의 비통신선 방식 병렬 운전 결과를 기술한다. 단상 UPS 인버터 2대로 병렬운전 실험 환경을 구축하였고, 주파수-전압 강하 방식의 수하 제어를 이용하여 저항 부하, 비선형 부하에 대한 전력분담을 실험을 통하여 확인하였다.
본 논문에서는 저항성 수하제어 방식과 단일루프 강인 전압 제어기를 적용하여 단상 UPS 인버터의 비통신선 방식 5-병렬 운전 결과를 기술한다. 단일 루프 강인 전압 제어기를 이용해 단상 3kVA UPS 인버터 5대로 병렬운전 환경을 구축하였고, 저항성 주파수-전압 강하 방식의 수하 제어를 이용하여 저항 부하와 선형 부하에 대한 전력분담 특성을 PSIM 시뮬레이션을 통하여 확인하였다.
본 논문은 BESS용 단상 인버터의 입력에 영향을 미치는 차동모드 노이즈에 대한 모델링을 제안하였으며, 이를 시뮬레이션으로 구현하였다. 이 방법은 적절한 노이즈원과 전달 임피던스 경로를 통해 구현되고, 단상 인버터의 개발 초기 단계에서 EMI 설계 과정을 최적화하여 개발 비용을 줄이는데 도움이 될 수 있다. 노이즈원 전류는 단상 인버터의 IGBT 스위칭에 대하여 모델링하였고, 차동모드 등가 회로를 통해 임피던스 경로를 해석하여 이 두 값의 곱으로 입력에 영향을 주는 차동 모드의 노이즈 전압을 도출하였다. 차동모드 노이즈의 모델링을 시뮬레이션과 실험의 비교를 통해 검증하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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