• Journal of the Korean Society of Marine Environment & Safety
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• v.25 no.6
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• pp.802-808
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• 2019

DC motors are used extensively on shipboard, including as the ship's winch operating motor, owing to their simple speed control and excellent output torque characteristics. Moreover, they were used as propulsion motors in the early days of electric propulsion ships. However, mechanical rectifiers, such as brushes, used in DC motors have certain disadvantages. Hence, brushless DC (BLDC) motors are increasingly being used instead. While the electrical characteristics of both types of motors are similar, BLDC motors employ electronic rectifying devices, which use semiconductor elements, instead of mechanical rectifying devices. The inverter system for driving conventional BLDC motors uses a two-phase excitation method so that the waveform of the back electromotive force becomes trapezoidal. This causes harmonics and torque ripple in the phase current switching period in which the winding wire through which the current flows is changed. Researchers have studied and presented various methods to reduce the harmonics and torque ripple. This study applies a cascaded H-bridge multilevel inverter, which implements a proportional-integral speed current controller algorithm in the driving circuit of the BLDC motor for electric propulsion ships using a power analysis program. The simulation results of the modeled BLDC motor show that the driving method of the proposed BLDC motor improves the voltage waveform of the input side of the motor and remarkably reduces the harmonics and torque ripple compared with the conventional driving method.

• Proceedings of the KIPE Conference
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• 2010.07a
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• pp.504-505
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• 2010

본 논문에서는 양방향 스위치를 가지는 기존의 5-레벨 인버터를 직렬 결합하여 보다 많은 출력 전압 레벨을 형성할 수 있는 멀티레벨 인버터 구조를 제안한다. 제안된 회로는 동일한 출력 전압 레벨 형성시 기존의 Cascaded H-bridge cell 방식보다 사용하는 스위칭 소자를 줄일 수 있어 시스템 크기, 비용, 전력 손실을 저감시킬 수 있는 장점을 가진다. 제안된 회로는 입력 전압원의 크기를 5의 배수로 구성함으로서 보다 많은 수의 레벨을 생성시킬 수 있는 특징을 가진다. 본 논문에서는 두 대의 5-레벨 인버터를 직렬 결합함으로써 25-레벨의 출력전압을 생성시킬 수 있는 인버터에 대한 특성을 분석하고 시뮬레이션과 실험을 통해 타당성을 검증한다.

• Proceedings of the KIPE Conference
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• 2017.07a
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• pp.12-13
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• 2017

최근 멀티레벨 인버터가 high power and medium voltage에서 많이 사용되면서 레벨 증가가 비교적 쉬운 CHB 구조가 많이 사용되고 있다. 멀티레벨 인버터에서 모델 예측 제어를 사용하면 빠른 동특성을 얻을 수 있지만 레벨 증가에 따른 계산량이 급격하게 증가하는 단점을 갖는다. 그래서 본 연구에서는 정상상태에서 기준 전압 벡터의 인근 벡터만 고려하여 계산량을 감소시키고 과도상태에서 최적화 기법을 통한 빠른 동특성을 유지하는 최적 모델 예측 제어를 제안한다. 본 논문에서는 5-level CHB 인버터를 이용하여 시뮬레이션을 진행하고 기존 모델 예측 제어와 제안하는 알고리즘의 성능을 비교한다.

• Proceedings of the KIPE Conference
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• 2012.07a
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• pp.510-511
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• 2012

최근 전력변환 분야에서 고압 인버터의 요구가 증가함에 따라 국내외 Drive 업체에서 멀티레벨 인버터에 대한 관심이 커지고 있다. 특히, 현재 LS산전에서 양산되고 있는 Cascaded H-Bridge(이하 CHB) Type의 멀티레벨 인버터와 더불어 1981년 Nabae 교수에 의해 처음 제안된 3-Level Neutral Point Clamped(이하 NPC) Type의 멀티레벨 인버터는 최근 그 성능 및 신뢰성에 대한 검증이 많이 이루어 졌으며 경쟁사인 ABB/YASKAWA/TMEIC사(社) 등에서 실제 제품화가 되고 있다. 본 논문에서는 현재 LS산전에서 개발중인 3-Level NPC 인버터 기반의 5-Level NPC 인버터의 System 최적화를 위해 양산중인 CHB Type의 멀티레벨 인버터와 그 특성을 비교하여 해당 인버터 개발에 대한 타당성을 검증하였다.

• Journal of Electrical Engineering and Technology
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• v.11 no.6
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• pp.1645-1655
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• 2016

A Dynamic Voltage Restorer (DVR) model is proposed to eliminate the short-term voltage disturbances that occur in the grid-connected mode, the switching between grid-connected mode and the stand-alone mode of a Microgrid. The proposed DVR structure is based on a conventional cascaded H-bridge multilevel inverter (MLI) topology; a novel composite control strategy is presented, which could ensure the compensation ability of voltage sag by the DVR. Moreover, the compensation to specified order of harmonic is added to implement effects that zero-steady error compensation to harmonic voltage in specified order of the presented control strategy; utilizing wind turbines-batteries units as DC energy storage components in the Microgrid, the operation cost of the DVR is reduced. When the Microgrid operates under stand-alone mode, the DVR can operate on microsource mode, which could ease the power supply from the main grid (distribution network) and consequently be favorable for energy saving and emission reduction. Simulation results validate the robustness and effective of the proposed DVR system.

• Proceedings of the KIPE Conference
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• 2004.07a
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• pp.374-379
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• 2004

H-브릿지 멀티레벨 인버터는 여러 개의 단상 Power Cell을 직렬로 연결함으로써 저전압 전력용 반도체를 사용하여 고전압을 얻을 수 있고, 정현파에 가까운 출력전압 파형을 얻을 수 있는 멀티레벨 인버터 토폴로지이다. 본 토폴로지는 출력전압 레벨에 비례하여 Power Cell의 수가 증가하므로, 주제어기의 연산능력에 대한 부담증가와 신호선의 많아지는 단점이 있다. 따라서 Power Cell제어를 직접적인 PWM 신호가 아닌 통신을 사용함으로써 이러한 단점을 극복할수 있으며, 신뢰성 측면이나 보수/유지 측면에서도 유리하다. 본 논문은 산업현장에서 신뢰성을 인정받아 많이 사용되고 있는 직렬통신 방식의 일종인 CAN통신 인터럽터를 이용한 H-브릿지 멀티레벨 인버터 Power Cell의 PWM 동기화 및 위상 전이 방법에 관한 것이다. 제안된 방법의 주요 장점은 주제어기와 셀 제어기 사이에 직렬통신(CAN)을 사용함으로써 주제어기와 셀 제어기의 신호선의 단순화, 주제어기의 부담 감소, Power Cell의 모듈화, 셀 단위의 보호동작 용이, 확장성 향상 그리고 제어 신호 및 Power Cell의 신뢰성을 향상에 있다. 13레벨로 구성된 H-브릿지 멀티레벨 인버터 시험을 통해 제안된 방법의 타당성과 신뢰성을 입증하였다.