• Proceedings of the KIPE Conference
• /
• 2018.07a
• /
• pp.438-439
• /
• 2018

본 논문은 (주)효성 중공업연구소에서 국책과제를 통해 자체 개발한 MMC(Modular Multi-level Converter) type ${\pm}12kV$ 25MVA HVDC 시스템의 시험결과에 대해 소개한다. 제주에 구축된 HVDC 실증단지는 국내 유일의 MMC type 전압형 HVDC 시스템이며 11-레벨의 AC 출력 전압을 형성하는 2개의 컨버터가 Back-to-Back 형태로 구성되어 있다. 각 컨버터의 AC 출력단은 각각 계통과 풍력발전단지에 연계되어 풍력발전단지에서 생산된 전력을 계통으로 전송하는 역할을 한다. 본 논문에서는 국책과제의 정량적 목표항목을 달성하기 위한 시험을 수행한 결과에 대해서 소개한다.

• Proceedings of the KIEE Conference
• /
• 2015.07a
• /
• pp.339-340
• /
• 2015

본 논문에서는 HVDC 제어 시스템의 기능 검증을 위해 구축한 RTDS 기반의 HILS(Hardware-In-the Loop Simulation)시스템 및 시험 결과를 소개하였다. MMC 기반 VSC HVDC는 다수의 직렬 연결된 SM(Sub-Module)을 개별 제어해야 하므로 기존의 LCC HVDC 및 2/3-Level 컨버터 기반의 VSC HVDC와 같은 설비들보다 훨씬 더 복잡한 VBE 구조를 가지고 있다. 또한 짧은 시간 내에 정밀한 제어가 가능해야 하므로 높은 제어 정밀도가 요구된다. (주)효성에서는 제어 시스템의 성능 검증을 위해 RTDS 기반의 HILS(Hardware-In-the Loop Simulation)시스템을 구축하였으며, 이를 이용하여 HVDC 제어 시스템의 성능 시험을 수행하였다. 본 논문에서는 구축된 RTDS 기반의 HILS 시스템 및 시험 결과를 소개하였다.

• The Transactions of The Korean Institute of Electrical Engineers
• /
• v.62 no.9
• /
• pp.1240-1248
• /
• 2013

This paper describes a switching-level operation analysis of BTB(Back-To-Back) converter for HVDC(high voltage DC) application based on MMC(modular multi-level converter). A switching-level operation analysis for BTB converter is very important to understand the converter operation in detail and check the voltage and current transients in each components. However, the development of switching-level simulation model for the actual size BTB Converter is very difficult because the MMC normally has more than 150 sub-modules for each arm. So, a switching level simulation model for the 11-level MMC-based BTB converter was developed with PSCAD/EMTDC software, which has 12 sub-modules for the positive arm and another 12 sub-modules for the negative arm. The DC-voltage balance algorithm, the circulating-current reduction algorithm, the harmonic reduction algorithm, and the redundancy operation algorithm were included in this simulation model. The developed simulation model can be utilized to analyze the MMC-based BTB converter for HVDC application in switching level and to develop the protection scheme for the MMC-based BTB converter for HVDC application.

• The Transactions of the Korean Institute of Power Electronics
• /
• v.23 no.6
• /
• pp.433-439
• /
• 2018

This study considers the design of a submodule test circuit for the modular multi-level converter (MMC)-based HVDC systems. A novel submodule test circuit is proposed to provide not only an AC but also a DC component to the submodule current. However, the current waveforms depend on the capacitor voltages. Therefore, determining the capacitance value of the test circuit is important. Finding a proper capacitance value is easy when the proposed analysis method is used. Simulation and experimental results show the usefulness of the proposed method.

• Proceedings of the KIPE Conference
• /
• 2019.11a
• /
• pp.162-163
• /
• 2019

본 논문에서는 MMC-HVDC 시스템을 위한 서브모듈 시험회로를 제안한다. 서브모듈 시험회로는 MMC-HVDC 서브모듈의 신뢰성을 확보하기 위해 필요하며 서브모듈 시험회로는 2 고조파 성분과 DC 오프셋 성분을 가지는 암 전류를 모사하면서 서브모듈 커패시터 전압을 일정하게 유지해야한다. 제안하는 서브모듈 시험회로는 시험회로의 인덕턴스를 줄이기 위해 5 레벨 컨버터를 사용하여 암 전류를 모사하며 시뮬레이션을 통하여 시험회로의 타당성을 검증하였다.

• Proceedings of the KIPE Conference
• /
• 2019.07a
• /
• pp.336-337
• /
• 2019

본 논문에서는 MMC (Modular Multilevel Converter) 기반 HVDC (High Voltage Direct Current) 시스템을 위한 서브모듈 시험회로를 제안한다. 서브모듈 시험회로는 MMC 기반 HVDC 시스템의 한 암(arm)의 전류를 모사한 서브모듈 시험전류를 만들어 서브모듈 성능시험을 하기 위한 것이다. 본 논문에서는 시험회로의 인덕턴스를 줄이기 위해 5 레벨 인버터를 사용한 새로운 방식의 회로를 제안한다. 시뮬레이션을 통하여 제안하는 서브모듈 시험회로의 타당성을 검증하였다.

• Proceedings of the KIPE Conference
• /
• 2020.08a
• /
• pp.322-323
• /
• 2020

본 논문에서는 전압형 HVDC MMC용 서브모듈을 시험하기 위해 개발된 3kV, 1000A급 서브모듈 시험장치 개발을 제시한다. 제안하는 시스템은 실제 전압형 MMC 서브모듈 운전환경과 동일한 조건의 전압 및 전류를 모의하기 위한 회로구조와 제어 방식을 적용하였다. 또한, 제안하는 시스템은 MMC의 이상적인 동작뿐만 아니라 운용 중 발생하는 전류왜곡을 모사하여 실 운전 상황을 동일하게 모의하고, 서브모듈의 스위칭 동작으로 인하여 발생하는 커패시터 전류의 불연속성을 3kV, 1000A급 서브모듈 시험장치 시작품을 통해 구현하였다. 또한, HILS로 구현된 전압형 HVDC MMC에서 서브모듈의 동작 특성과 비교하여 그 타당성을 검증하였다.

• The Transactions of the Korean Institute of Power Electronics
• /
• v.20 no.6
• /
• pp.550-557
• /
• 2015

The Jeju Special Self-Governing Province is currently promoting the "Carbon-free Island by 2030" policy, which requires the use of renewable energy instead of fossil fuel so that the island will have no carbon gases generated by 2030. To implement this policy, the island plans to build a wind power plant capacity of 1.09 GW in 2020; this wind power plant is currently ongoing. However, when wind power output is greater than the power demand of the island, the stability of Jeju Island power system must be prepared for it because it can be a problem. Therefore, this study proposes a voltage source-type MMC-HVDC system linked to mainland Korea to expand the wind power penetration limits of Jeju Island under the stable operation of the Jeju Island power system. To verify the effectiveness of the proposed scheme, computer simulations using the PSCAD/EMTDC program are conducted, and the results are demonstrated. The scenarios of the computer simulation consist of two cases. First, the MMC-HVDC system is operated under variable wind power in the Jeju Island power system. Second, it is operated under the predicted Jeju Island power system in 2020.

• Journal of Electrical Engineering and Technology
• /
• v.9 no.5
• /
• pp.1471-1481
• /
• 2014

This paper presents the new power dissipation model of individual switching device in a high-level modular multilevel converter (MMC), which can be mostly used in voltage sourced converter (VSC) based high-voltage direct current (HVDC) system and flexible AC transmission system (FACTS). Also, the voltage balancing method based on sorting algorithm is newly proposed to advance the MMC functionalities by effectively adjusting switching variations of the sub-module (SM). The proposed power dissipation model does not fully calculate the average power dissipation for numerous switching devices in an arm module. Instead, it estimates the power dissipation of every switching element based on the inherent operational principle of SM in MMC. In other words, the power dissipation is computed in every single switching event by using the polynomial curve fitting model with minimum computational efforts and high accuracy, which are required to manage the large number of SMs. After estimating the value of power dissipation, the thermal condition of every switching element is considered in the case of external disturbance. Then, the arm modeling for high-level MMC and its control scheme is implemented with the electromagnetic transient simulation program. Finally, the case study for applying to the MMC based HVDC system is carried out to select the appropriate insulated-gate bipolar transistor (IGBT) module in a steady-state, as well as to estimate the proper thermal condition of every switching element in a transient state.

• Proceedings of the KIPE Conference
• /
• 2018.11a
• /
• pp.30-32
• /
• 2018

본 논문에서는 고압 직류송전용 MMC에 오프셋 전압 제어를 적용하는 데 있어 3고조파 주입기법과 제안하는 가변오프셋 전압 제어 기법에 따른 시스템의 고조파 특성과 순환전류 특성에 대해 비교 분석한 내용을 기술하고 있다. 제안한 가변오프셋 전압 제어는 MI(Modulation Index)에 따라 오프셋 전압의 크기를 가변 하여 MMC 출력 상전압이 항상 N+1 레벨을 형성하는 기법이다. 제안하는 기법과 3고조파 주입기법의 비교를 위해 200MW MMC HVDC 시스템에 적용하여 PSCAD/EMTDC 시뮬레이션을 수행하였다. 제안한 기법은 오프셋 전압제어 적용에 따라 발생할 수 있는 고조파 특성에 있어 3고조파 주입기법에 비해 우수함을 확인하였다. 또한 제안하는 기법을 사용할 경우 오프셋 전압에 의한 4고조파 순환전류 저감이 가능함을 알 수 있었다.