본 논문은 3상 T-type 3-레벨 인버터의 중성점 전압 제어를 위한 예측제어에 관한 연구이다. 최근 인버터의 효율 향상 등의 장점으로 멀티레벨 인버터가 주목받고 있다. 모델예측제어 방식은 물리적 입력 상태를 반영하여 최적의 성능을 제공할 수 있는 제어기법이다. 3-레벨 인버터에서는 전압벡터의 개수가 많아 예측제어기법을 적용하기에는 계산시간이 오래걸리는 단점이 있다. 본 논문에서는 SPWM 방식에 예측저어를 통해 offset 을 주는 방식으로 DC-link단 중성점 전압제어를 하였다.
본 논문에서는 양수발전용 동기발전기의 기동 및 회생제어를 위한 부하전류형 인버터(LCI) 시스템을 Matlalb/simulink를 이용하여 모델링하고 제어방법을 확인하였다. 부하전류형 인버터의 구성 및 동작모드에 대해 서술하였으며, 동기발전기의 안정성 확보를 위한 회생제어 모드에 적합한 제어 방법을 제안하였다. 제안된 방법은 기존의 복잡한 제어구조와 달리 제어요소의 간략화로 제어의 강인성을 확보하였으며, 부하전류형 인버터 시스템의 기동제어 및 제안된 회생제어에 대한 성능은 시뮬레이션을 통해 검증하였다.
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.
본 논문은 전기철도용 전력보상장치로 사용되는 단상 3레벨 인버터를 제작하였으며, 단상 3레벨 인버터의 유 무효 전력제어기를 설계하였다. 단상 3레벨 인버터는 유 무효전력을 제어하기 위해 가상 동기좌표계 축 상에서 PI 제어기를 통해 전류제어를 수행한다. DC 링크 제어는 3레벨 인버터를 고려할 때 DC 링크 전압의 상단부와 하단부 전압의 평형상태를 유지하기 위해 제어하는 밸런싱 제어기를 포함한다. 10kVA 단상 3레벨 인버터 프로토타입을 설계하였으며, 안정한 유 무효전력제어 특성 실험 결과를 통해 단상 3레벨 인버터의 설계 및 제어 동작의 타당성을 검증하였다.
본 논문에서는 대용량 전력 변환 장치이며 출력 전압 가변이 가능한 H-브릿지 멀티레벨 인버터의 제어 알고리즘을 제안한다. H-브릿지 멀티레벨 인버터는 독립적으로 절연된 직류 부를 갖는 저압의 단상 인버터(셀 유닛)를 다수 직렬 접속하여 고압 3상 전압을 출력하는 Cascaded H-bridge 전압형 인버터이다. 다수의 독립 절연 직류부를 만들기 위해 입력 측에 다권선 변압기를 사용하여 입력 측 고조파 함유율을 축소시킬 수 있다. 인버터를 사용하는 제어방법 중 가장 오래되고 일반적인 방법으로 출력전압과 출력 주파수의 비를 일정하게 제어하여 전동기의 자속 크기를 일정하게 제어하고, 별도의 센서 없이도 운전이 가능한 V/F 제어모드는 저속 모드에서 제어 성능이 떨어지는 것을 실험을 통해 확인할 수 있었다. 정격용량 180kVA이고 출력 전압 480V인 H-브릿지 멀티 레벨 인버터 실험을 통해 벡터제어와 센서리스 벡터제어를 구현하여 저속 모드에서 제어 성능의 향상을 입증하였다.
본 논문에서는 입력단 커패시터를 제거한 인버터의 제어에 아날로그 적분기를 이용한 새로운 비선형 제어 기법인 순시보상형 PWM 제어회로를 적용하고 있다. 비선형 순시보상형 PWM 제어기는 순시 입력전압의 변동에 대한 보상과 제어기준값에 대한 추종이 스위칭 한 주기 내에서 이루어지는 다이나믹하고 강인한 응답성을 가지고 있으며, 아날로그 소자를 사용하고 있어 제어회로가 간단하면, 인버터 입력 맥동전압을 보상함으로 대형의 평활용 커패시터가 필요치 않아서 소형, 저가형으로 부피가 적은 인버터를 제작 할 수 있다는 장점을 가지고 있다. 이러한 장점을 가지고 있는 순시보상형 PWM 제어 인버터를 기존의 VVVF 제어형 전동기 인버터 시스템을 대치하여 저가이고 소형의 인버터 시스템으로 제안하고 실험을 통하여 우수한 동작특성을 확인하고 있다.
이 논문은 인버터의 출력파형에 포함되는 고조파 성분들을 제거하기 위한 PWM인버터의 소프트웨어 제어기법을 제시하고 있다. 제안한 기법에 의하면, 가변속 운전이나 무정전 전원 공급 시스템 응용시 인버터 출력의 고조파 왜율을 일정하게 낮출 수 있어 인버터의 성능을 크게 향상시킬 수 있다. 주파수 비36, 변조지수 1.2∼2.0인 제어모드에서 본 인버터는 고조파 왜율을 5[%]이내의 범위에서 운전할 수 있다.
이 논문은 인버터의 출력파형에 포함되는 고조파 성분들을 제거하기 위한 PWM인버터의 소프트웨어 제어기법을 제시하고 있다. 제안한 기법에 의하면, 가변속 운전이나 무정전 전원 공급 시스템 응용시 인버터 출력의 고조파 왜율을 일정하게 낮출 수 있어 인버터의 성능을 크게 향상시킬 수 있다. 주파수 비36, 변조지수 1.2∼2.0인 제어모드에서 본 인버터는 고조파 왜율을 5[%]이내의 범위에서 운전할 수 있다.
실제 운용중인 수도사업장을 대상으로 펌프모터로 가장 많이 쓰이는 유도전동기의 유량제어를 위해 기존의 방법인 밸브개도에 의한 유량제어 방법과 최근기술인 인버터를 이용한 유량제어 방법을 비교분석하여 효율성을 평가 하였고, 최근 전력전자 기술의 발전에 따라 문제시되고 있는 인버터 사용에 따른 고조파를 분석하여 인버터 시스템 도입에 따른 안정성을 평가하였다. 본 연구에서 평가한 펌프모터의 속도 제어를 위한 기존의 방법인 밸브개도에 의한 유량제어 방법과 인버터를 이용한 유량제어 방법에 대한 효율성 및 안정성 평가결과를 바탕으로 인버터시스템을 산업현장에 적극 도입함으로서 에너지 절감에 따른 생산원가 절감 및 수용가의 용수공급 예측을 통한 관망운영의 안정성을 기대할 수 있다.
인버터는 전동기의 전원주파수를 변화시킴으로써 용이하게 표준 유도전동기 회전수의 제어가 가능하기 때문에 각종 산업설비의 전동기 속도제어 또는 유량제어에 의한 에너지절약을 목적으로 하고 또한 최근의 저가격화도 수반되어 그 보급이 현저하다. 그런데 인버터 사용시에는 통상의 전동기 운전시와는 다른 여러 가지 현상이 나타난다. 따라서 적용할 때에는 이와 같은 상황을 잘 이해하여 적절하게 적용해야 된다. 여기서는 인버터의 전동기 회로에의 적용상황의 개요와 사용할 때의 유의사항에 대하여 해설한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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