본 논문은 새로운 태양광 에너지 변환 기술에 의한 연계형 단상 인버터 제어기술을 나타내었다. 최대전력 점 추적제어는 두 부스터 컨버터의 MOSFET 스위치 제어 발생회로에 기초하고 단상 인버터는 풀 브리지의 4개 IGBT 스위치에 의해 전류 추종제어 된다. PV 모듈의 발생전력 제어회로는 PV 모듈의 출력 전압, 전류 검출에 의해 최대전력 점 제어한다. 결국 PV 모듈 양단은 인버터 입력전압으로 낮은 리플 전압을 유지하고 출력은 증가한다. 제안한 태양광 인버터 시스템의 효과가 시뮬레이션과 실험을 통하여 입증되었다.
본 논문에서는 Z-소스 인버터를 사용하여 단상 계통 연계형 태양광 시스템을 제어하는 기법을 제시하였다. 인버터 스위칭소자의 전압 스트레스를 고려하여 광전지 출력전압에 대한 계통 연계형 Z-소스 인버터의 동작영역을 분석하였다. 스위칭 손실을 감소시키면서 shoot-through 시간을 효율적으로 제어하는 스위칭 패턴을 사용하였다. 시뮬레이션 및 32-비트 DSP를 사용한 실험을 통하여 계통연계형 Z-소스 인버터의 제어 시스템의 성능을 평가하였다.
본 논문에서는 멀티레벨 인버터의 토폴로지로서 H-bridge 토폴로지를 기본으로 하여 2개의 전력용 스위치와 2개의 diode를 DC링크에 연결한 변형된 구조를 제안한다. 제안된 방식은 계통 연계형 단상 멀티레벨 인버터로서 기존의 단상 인버터에 비하여 출력 전압 파형이 정현파에 가깝고, 고압 대용량 시스템용 멀티레벨 인버터로의 확장도 용이할 뿐만 아니라 cascade연결을 통하여 간단히 전압레벨을 확장 할 수 있다는 장점을 가진다. 제안된 토폴로지의 타당성은 시뮬레이션과 실험을 통하여 검증하였다.
본 논문에서는 반도체 변압기(Solid State Transformer; SST)를 구성하는 단상 계통 연계형 인버터의 소신호 모델링과 이를 통한 효과적인 제어기 설계 방법을 제안한다. 평균화, 선형화 및 주파수 영역으로의 변환 단계를 거쳐 소신호 모델링을 수행하여 인버터 시스템의 전달함수를 얻을 수 있다. 이를 이용해 다양한 변동에 대한 인버터의 안정도와 동작 특성을 파악하고, 전압 제어기 및 전류 제어기를 설계하여 동작 영역에서 인버터의 안정적인 동작과 적절한 동특성이 확보되도록 한다. 본 논문에서 제안된 모델링과 제어 방법은 시뮬레이션을 통해 유효성을 검증하였다.
본 논문에서는 멀티레벨 인버터의 토폴로지로서 H-bridge 토폴로지를 기본으로 하여 2개의 전력용 스위치와 2개의 diode를 DC 링크에 연결한 변형된 구조를 제안한다. 제안된 방식은 계통 연계형 단상 멀티레벨 인버터로서 기존의 단상 인버터에 비하여 출력전압 파형이 정현파에 가깝고, 고압 대용량 시스템용 멀티레벨 인버터로의 확장도 용이할 뿐만 아니라 cascade연결을 통하여 간단히 전압레벨을 확장 할 수 있다는 장점을 가진다. 제안된 토폴로지의 타당성은 실험을 통하여 검증하였다.
본 논문에서는 오존발생시스템의 전원으로 사용하는 단상 풀브리지 인버터를 ATmega128을 이용하여 출력 주파수와 전압을 제어하였고, 전압제어 방식으로는 준구형파 방식이 사용되었다. 또한, 사용자가 오존발생시스템에서 키패드를 사용하여 출력 주파수와 전압값을 설정할수 있게 하였고, 사용자가 설정한 값을 LCD를 이용하여 디스플레이하였다.
본 논문에서는 새로운 변조방식을 사용한 단상 인버터 시스템을 제안한다. 제안한 시스템은 buck-boost 변환기와 인버터로 구성되며 새로운 변조방식인 PWAM(Pulse Width/Amplitude Modulation)방식을 사용하여 제어한다. PWAM방식은 PWM(Pulse Width Modulation)방식과 PAM(Pulse Amplitude Modulation) 방식이 혼합된 새로운 변조방식이며 인버터의 입력단에 위치한 buck-boost 변환기는 일정한 직류전압을 입력으로 받아 가변 직류전압으로 변환한다. 인버터는 buck-boost 변환기에서 출력된 가변 직류전압을 입력으로 하며, PWM 구간에서는 PWM 스위칭을 하고 PAM 구간에서는 인버터가 스위칭을 하지 않음으로써 정현 교류전압으로 변환한다. 제안한 PWAM방식을 사용한 단상 인버터 시스템은 PAM 구간에서 스위칭 동작을 하지 않으므로 기존의 방식에 비해 스위칭 횟수가 감소하여 스위칭 손실을 줄일 수 있다.
반도체 변압기를 구성하는 단상 계통 연계형 인버터는 역률을 높이기 위해 전류를 계통 전압과 동상으로 제어하는 것이 요구된다. 산업에서 통상적으로 이용되는 비례-적분 제어기는 정현파의 참조 값을 추적할 때 항상 정상 상태 오차를 수반한다. 비례-공진 제어기는 기본 주파수에서 충분히 큰 이득을 도입함으로써 정상 상태 오차를 줄일 수 있다. 그러나 계단 응답에서 정상 상태 오차를 가진다는 단점이 있다. 본 논문에서는 단상 계통 연계형 인버터의 효과적인 전류 제어를 위하여 정현파 추적뿐만 아니라 계단 응답에서 정상 상태 오차 제거가 가능한 제어기를 제안한다. 본 논문에서 제안하는 제어기는 시뮬레이션을 통해 유효성을 검증하였다.
본 연구에서는 단상 5-레벨 cascaded 인버터의 출력 전압 및 전류의 파워 스펙트럼을 광대역으로 분산시키기 위한 멀티 캐리어 RPW(Random PWM)기법을 제안하였다. 제안된 방법은 고정 주파수의 멀티 캐리어 대신에 랜덤한 주파수의 삼각파 캐리어를 사용하고 있다. PD(Phase Disposition)방식 및 H(Hybrid)방식의 멀티 캐리어 RPW을 단상 cascade H-브리지 멀티 레벨 인버터에 적용하였다. 각 방식에 따른 출력 전압과 전류 파형 및 고조파 스펙트럼을 PSIM에 의하여 확인하였으며, 제안된 방식의 타당성을 입증할 수 있었다.
본 연구에서는 고정 주파수를 갖는 유사 랜덤 주파수 캐리어 PW(PRC-PWM)을 제안하고 단상 5-레벨 캐스케이드 인버터에 적용하였다. 제안된 PRC-PWM의 펄스는 고정 주파수를 갖는 삼각파 캐리어와 그 역상의 삼각파 캐리어를 랜덤 비트 발생기(PRBS)에 의하여 랜덤하게 선택함으로서 새롭게 합성된 랜덤 주파수의 캐리어에서 얻고 있다. 제안된 PRC-PWM은 고정 주파수의 캐리어 합성만으로 랜덤 주파수의 캐리어를 매우 간단하게 구현할 수 있으며, R-L부하와 연결된 단상 5-레벨 캐스케이드 인버터를 제작하여 타당성을 입증하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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