• 전력전자학회논문지
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• 제24권6호
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• pp.411-418
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• 2019

Light-triggered thyristors (LTTs) are essential components in high-power applications, such as HVDC transmission and several pulsed-power applications. Generally, LTT fabrication includes a deep diffusion of aluminum as a p-type dopant to form a uniform p-base region, which needs careful concern for contamination and additional facilities in silicon semiconductor manufacturing factories. We fabricated 4-inch 5,000 V LTTs with boron implantation and diffusion process as a p-type dopant. The LTT contains a main cathode region, edge termination designed with a variation of lateral doping, breakover diode, integrated resistor, photosensitive area, and dV/dt protection region. The doping concentration of each region was adjusted with different doses of boron ion implantation. The fabricated LTTs showed good light triggering characteristics for a light pulse of 905 nm and a blocking voltage (V_DRM) of 6,500 V. They drove an average on-state current (I_TAVM) of 2,270 A, peak nonrepetitive surge current (I_TSM) of 61 kA, critical rate of rise of on-state current (di/dt) of 1,010 A/㎲, and limiting load integral (I²T) of 17 MA²s without damage to the device.

• Journal of Power Electronics
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• 제19권2호
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• pp.529-539
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• 2019

The modular multilevel converter (MMC) has become a promising topology for high-voltage direct current (HVDC) transmission systems. To control a MMC system properly, the ac-side current, circulating current and submodule (SM) capacitor voltage are taken into consideration. This paper proposes a low-computation indirect model predictive control (IMPC) strategy that takes advantages of the conventional MPC and has no weighting factors. The cost function and duty cycle are introduced to minimize the tracking error of the ac-side current and to eliminate the circulating current. An optimized merge sort (OMS) algorithm is applied to keep the SM capacitor voltages balanced. The proposed IMPC strategy effectively reduces the controller complexity and computational burden. In this paper, a discrete-time mathematical model of a MMC system is developed and the duty ratio of switching state is designed. In addition, a simulation of an eleven-level MMC system based on MATLAB/Simulink and a five-level experimental setup are built to evaluate the feasibility and performance of the proposed low-computation IMPC strategy.

• 한국초전도ㆍ저온공학회논문지
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• 제13권3호
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• pp.19-23
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• 2011

An HTS DC power cable is expected to perfectly eliminate transmission loss caused by resistance. However, when the HTS DC power cable is applied to the power system, loss of the HTS DC power cable is generated due to harmonics caused by HVDC converter. We designed and analyzed the HTS DC power cable with a critical current of 1 kA to investigate the loss characteristics using a finite element method package. In this paper, the loss characteristics caused by harmonics in the HTS DC power cable were analyzed according to order and magnitude of harmonics. Based on the analysis results, the critical current of HTS DC power cable considered with the rated current could be determined to minimize the capacity of cooling system for the design the HTS DC power cable.

• Journal of Electrical Engineering and Technology
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• 제13권3호
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• pp.1060-1068
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• 2018

Droop control schemes have been widely employed in the control strategies for Multi-Terminal Direct Current (MTDC) system for its high reliability. Under the conventional DC voltage-active power droop control, the droop slope applies a proportional relationship between DC voltage error and active power error for power sharing. Due to the existence of DC network impedance and renewable resource fluctuation, there is inevitably a DC voltage deviation from the droop characteristic, which in turn results in inaccurate control of converter's power. To tackle this issue, a piecewise droop control with DC voltage dead band or active power dead band is implemented into controller design. Besides, an advanced droop control scheme with versatile function is proposed, which enables the converter to regulate DC voltage and AC voltage, control active and reactive power, get participated into frequency control, and feed passive network. The effectiveness of the proposed control method has been verified by simulation results.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제21권3호
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• pp.17-23
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• 2020

본 논문에서는 MMC(Modular Multilevel Converter) 시스템 개발시 필요한 등가 회로를 이용한 MMC 시뮬레이션 모델을 제안한다. MMC는 하프 브릿지 혹은 풀 브릿지 형태의 서브 모듈이 직렬로 수십 개에서 수백 개가 연결된 형태의 전력변환기로, 전압형 HVDC(High Voltage Direct Current)와 같은 고압 송전에 가장 적합한 토폴로지로 선택되어 상용화 되어 있다. MMC의 알고리즘 개발을 위해서는 전체 시스템의 시뮬레이션이 필수적이다. 그러나, 수백 혹은 수천 개의 스위칭 소자를 사용하여 MMC의 시뮬레이션 모델의 구성하거나 시뮬레이션을 수행하는 것은 사실상 불가능하다. 따라서 본 논문에서는 전압 레벨 증가 등의 확장성이 용이하고 MMC 변환기의 전압 전류의 동특성을 등가화하여 구현한 시뮬레이션 모델을 제안한다. 스위칭 신호와 암 전류의 방향으로부터 등가 회로의 전압과 전류식을 연산하고, 이를 Matlab/Simulink를 이용하여 등가 모델화한다. 개발된 모델의 타당성을 보이기 위하여 스위칭의 소자를 이용한 5 레벨의 MMC와 본 논문에서 제안하는 등가 모델 MMC의 시뮬레이션의 결과를 보인다. 두 모델의 전류 파형, 전압 파형 등이 일치함을 보임으로써 개발 모델의 타당성을 보이고자 한다.

• 정보처리학회논문지:컴퓨터 및 통신 시스템
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• 제10권7호
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• pp.199-204
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• 2021

디지털변전소는 전력망 지능화를 위해 감시, 계측, 제어·보호, 운전 등 변전소를 구성하는 전력설비 기능과 통신방식을 국제표준인 IEC61850 기반으로 디지털화한 변전소를 말한다. 지능화된 운영시스템을 기반으로 효율적인 전력설비의 감시제어가 가능하며, 사고 발생 시 자동 복구 기능과 원격제어가 가능해 신속한 전력 장애 복구가 가능하다. 디지털 기술의 발달과 친환경 신재생에너지 및 전기차의 도입이 확대 되면서 직류 배전시스템의 보급이 확대될 전망이다. MVDC는 기존 송전계통에 적용되는 HVDC와 수용가에서의 LVDC 사이의 전압 레벨 및 전송용량을 갖는 직류 선로를 활용한 시스템이다. 대부분의 전력설비들이 교류 중심인 기존변전소의 기존 선로를 직류 선로로 변환하면 송전 손실 감소 및 더 큰 전류 용량이 확보된다. 디지털변전소의 프로세스 버스는 베이 레벨과 프로세스 레벨의 설치된 장치 간을 연결하는 이더넷스위치 등의 통신장비로 구성된 통신네트워크이다. 기존 디지털변전소에 MVDC 연계를 위해 프로세스 레벨을 교류부와 직류부로 나누어 두 개의 버스로 구성을 하였고 감시, 제어만 아니라 진단 IED와 연계되어 종합적으로 관리할 수 있는 시스템을 제안하였다.