• Journal of the Korean Society for Railway
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• v.15 no.2
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• pp.129-134
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• 2012

In this paper, speed control of IPMSM drives for the next generation domestic high speed railway system using NPC 3-level inverters is presented. The NPC multilevel inverter is suitable for the high-voltage and high-power motor drive system because it has advantages in that the voltage rating of the power semiconductor devices and output current harmonics are reduced. For the speed control of IPMSM using NPC 3-level inverters, maximum torque control is applied in the constant torque region, and filed weakening control is applied in the constant power region. Simulation programs based on MATLAB/Simulink are developed. Finally the designed system is verified and their characteristics are analyzed by the simulation results.

• The Transactions of the Korean Institute of Power Electronics
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• v.16 no.3
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• pp.283-292
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• 2011

This paper proposed a new multi-level inverter topology based on a H-bridge with two switches and two diodes connected to the DC-link. The output voltage of the proposed topology is quite closer to a sinusoidal waveform compared with a typical single phase inverter. The proposed multi-level inverter is applicable to a power conditioning system for renewable energy sources, and it can be also used as a building block of a cascaded multi-level inverter for a high voltage application. In case of conventional H-bridge type or NPC type multi-level inverter, 8 controllable switches are used to obtain a 5 level output voltage, but the proposed multi-level inverter requires only 6 controllable switches. Thus the circuit configuration is quite simple, reliable and cost-effective implementation is possible. The efficiency can be improved owing to the reduction of the switching loss. A new PWM method based on POD modulation is suggested which requires only one carrier signal. The switching sequence to make the capacitor voltage balanced is also considered. The feasibility is studied through simulation and experiment.

• Proceedings of the KIPE Conference
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• 2010.07a
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• pp.131-132
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• 2010

본 논문에서는 작은 필터 사이즈를 갖는 영전압 스위칭이 가능한 PWM 3레벨 컨버터를 제안한다. 제안하는 컨버터의 모든 스위치의 전압 스트레스는 입력 전압의 반으로 제한되고, 2차측의 필터 앞단 전압이 3레벨 형태로 나타나 기존보다 작은 출력 필터 사이즈가 필요하다는 장점을 갖는다. 또한 두 개의 변압기로 전류를 분할함으로써 도통 손실을 줄일 수 있다. 효과를 확인하기 위해 500-600V 의 입력 전압과 60V 의 출력 전압을 갖는 500W 컨버터를 제작하여 실험하였다.

• Journal of the Korean Institute of Gas
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• v.15 no.6
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• pp.38-43
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• 2011

Natural gas liquefaction process runs under cryogenic condition, and it spends large amount of energy. Minimizing energy consumption of natural gas liquefaction process is an important issue because of its physical characteristics. Among many kinds of natural gas liquefaction processes, C3-MR(Propane Pre-cooled Mixed Refrigerant) process uses two kind of refrigerants. One is the propane as the pure refrigerant(PR) and the other is the mixed refrigerant(MR). In this study, to find the optimal compressing level, propane cycle is simulated on different pressure level. The case study result shows relationship between energy consumption and pressure level. As a result, the conclusion is that at a higher pressure level, process consumes lower energy. At 5 pressure-levels, energy consumption is 23.7% lower than 3 pressure-levels.

• Proceedings of the KIPE Conference
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• 2018.07a
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• pp.195-197
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• 2018

3레벨 컨버터는 높은 입력을 갖는 어플리케이션에서 널리 사용되고 있다. 3레벨 컨버터는 스위치의 전압 스트레스를 입력전압의 절반으로 줄일 수 있다는 장점을 가지지만 경부하에서 영전압 스위칭을 할 수 없다는 단점을 갖고 있다. 이 논문에서는 경부하 조건에서도 영전압 스위칭을 할 수 있는 새로운 3레벨 컨버터를 제안한다. 또한 제안하는 컨버터는 1차측의 환류전류를 없애고, 정류단 다이오드의 전압 스트레스를 낮추어 도통손실을 저감할 수 있다. 따라서 1차측 스위치의 영전압 스위칭을 통해 경부하의 높은 효율을 달성하고, 1차측 회로와 2차측 정류단의 도통손실을 감소시켜 중부하의 높은 효율을 달성할 수 있다. 제안하는 컨버터는 입력전압 540-600V, 출력파워 750W(48V/15.625A) 조건에서 실험을 진행하였다.

• Proceedings of the KIPE Conference
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• 2017.07a
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• pp.235-236
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• 2017

본 논문에서는 저압 직류 배전 시스템에 사용되는 3-레벨 NPC DAB 컨버터의 중성점 전압 제어를 위한 향상된 스위칭 알고리즘을 제안한다. 3-레벨 NPC DAB 컨버터는 구조상 정격전압 감소를 위해 중성점을 기준으로 DC-link 단에 두 개의 캐패시터가 사용되기 때문에 중성점으로 들어오는 전류에 불균형이 발생하며 중성점 전압이 흔들리는 문제점이 나타난다. 중성점 전압이 흔들릴 경우 불균형한 전압이 변압기에 형성되며 이로 인해 전류 Offset과 실효 전류의 증가에 따른 전력 손실증가 등 전체적인 컨버터의 동작에 악영향을 준다. 따라서 본 논문에서는 3-레벨 NPC DAB 컨버터의 동작원리 및 기존 스위칭 패턴을 분석하고, 향상된 스위칭 패턴을 적용시켜 중성점 전압을 제어하는 알고리즘의 타당성을 모의시험을 통해 검증하고자 한다.

• Proceedings of the KIPE Conference
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• 2015.07a
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• pp.307-308
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• 2015

본 논문은 3-레벨 T-type 인버터의 새로운 중성점 전압 제어 기법을 제안한다. 3-레벨 T-type 인버터는 dc-link 전압을 커패시터 2개로 나누어 사용하며 두 커패시터간의 전압 차이로 인해 출력 전압의 왜곡을 야기한다. 공간 벡터 변조 기법으로 P-type과 N-type 전압 벡터의 스위칭 시간을 조절함으로써 복잡한 수학적 모델링 없이 중성점 전압을 제어하는 간단한 방식을 제안하였다. 제안된 중성점 제어 알고리즘을 설명하고, 10kW급 3-레벨 T-type 인버터 시제품을 제작하여 본 논문에서 제안하는 방식에 대한 타당성을 검증하였다.

• Proceedings of the KIPE Conference
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• 2016.11a
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• pp.131-132
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• 2016

3-레벨 중성점 다이오드 클램프(NPC) 컨버터는 high-power medium voltage(MV)에서 많이 응용된다. 하지만 3-레벨 중성점 다이오드 클램프(NPC) 컨버터는 각 스위치 소자에서 손실이 불균형하게 발생하게 되어 스위치 소자 간 성능이 불균형하게 된다. 따라서 본 논문에서는 단상 3-레벨 중성점 다이오드 클램프(NPC) 컨버터의 기존 모델 예측 제어의 스위칭 패턴을 분석 및 스위칭 순환방식을 이용한 효율적인 스위칭 상태를 갖는 모델 예측 제어를 제안한다. 이를 통해 PI 제어기 기반의 펄스 폭 변조 방법과 기존 모델 예측 제어 방법의 손실 비교를 통하여 제안하는 모델 예측 제어 성능을 검증한다.

• Proceedings of the KIPE Conference
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• 2019.07a
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• pp.180-182
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• 2019

본 논문에서는 옵셋 전압을 이용한 3레벨 인버터의 불연속 PWM 방법을 제안한다. 스위칭 상태에 따른 3레벨 인버터의 출력전압을 벡터공간에서 도시하여 전압 변조 지수에 따른 DC 레일 및 중성단 클램핑 가능 영역을 분석한다. 이를 바탕으로, 3상 전압 지령 크기를 입력으로 받아 중성단의 클램핑 가능 여부를 판별하고 원하는 지점으로 클램핑 시켜주는 옵셋 전압 생성부를 제안한다. 제안된 방법은 공간 벡터 전압 변조 방식에 비해 간단하며, 기존 2레벨 인버터의 불연속 PWM 방식을 기반으로 하므로 구현에 용이하다. 시뮬레이션 및 실험으로 이론의 타당성 및 효과를 검증하였다.

• Proceedings of the KIPE Conference
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• 2019.07a
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• pp.287-288
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• 2019

본 논문에서는 태양광 발전 시스템에 적용되는 단상 및 3-레벨 부스트 컨버터의 특성을 비교 분석 및 구현한다. 기존의 전통적인 단상 부스트 컨버터와 3-레벨 부스트 컨버터를 전력밀도와 효율 측면에서 비교 분석하고 이를 Simulation 및 20kW급 프로토 타입 구현을 통해 검증한다. 실험을 통해 3-레벨 부스트 컨버터가 단상 부스트 컨버터에 비해 0.5% 높은 효율과 17% 높은 전력밀도를 가지는 것을 확인하였다.