• 전기학회논문지
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• 제64권8호
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• pp.1193-1201
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• 2015

This paper presents a study of circulating current of modular multi-level converter (MMC) based a high voltage direct current (HVDC) system under unbalanced grid conditions. Due to the connection of a dependent DC source in each phase, the MMC system inherently generates the power ripple of double-line-frequency components in the AC-side and as a result, the additional sinusoidal current named circulating current flows through the each arm. Reliability improvement of HVDC system under an unbalanced grid condition is one of the important criteria. Generally, the modeling of the circulating current is based on the power relation between DC-side and AC-side. However, the method is not perfectly matched in the MMC system due to the difference of the structural characteristic. In this paper, improved modeling method of circulating current is proposed, which is based on the inner arm power. The proposed method is verified by several simulations to have good agreement of the circulating current components.

• Journal of Power Electronics
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• 제17권1호
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• pp.127-135
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• 2017

Recently the researches on modular multi-level converter (MMC) are being highlighted because high quality and efficient power transmission have become key issues in high voltage direct current (HVDC) systems. This paper proposes an improved pre-charging method for the sub-module (SM) capacitor of MMC-based HVDC systems, which operates in the nearest level control (NLC) modulation and does not need additional circuits or pulse width modulation (PWM) techniques. The feasibility of the proposed method was verified through computer simulations for a scaled 3-phase 10kVA MMC with 12 SMs per each arm. Hardware experiments with a scaled prototype have also been performed in the lab to confirm the simulation results.

• 전력전자학회:학술대회논문집
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• 전력전자학회 2013년도 전력전자학술대회 논문집
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• pp.540-541
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• 2013

본 논문에서는 PSCAD/EMTDC를 이용하여 MMC(Modular Multi-level Converter)를 기반으로 한 HVDC 시스템 시뮬레이션 모델을 개발하였다. 스위칭 레벨의 동작을 분석하기 위해 각 ARM당 10개의 SM(Sub-Module)과 2개의 RM(Redundancy-Module)을 구성하여 11-level의 MMC 출력 전압을 형성하였다. SM 동작시 발생하는 전압 불균등 문제를 해결하기 위하여 밸런싱 알고리즘을 적용하였으며, SM의 출력 전압에 발생하는 Ripple을 고려하여 Capacitor의 용량을 설계하고 이를 검증하였다. 또한 시뮬레이션을 이용하여 HVDC 성능 분석과 MMC의 성능개선을 위한 순환전류 알고리즘 및 Redundancy 투입 알고리즘을 구현하고 그 결과를 확인하였다.

• 전력전자학회:학술대회논문집
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• 전력전자학회 2018년도 전력전자학술대회
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• pp.438-439
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• 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.

• Journal of Power Electronics
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• 제19권5호
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• pp.1171-1181
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• 2019

Modular Multilevel Converter (MMC)-based HVDC power transmission using a real-time simulator is one of the key technologies in power electronics research. This paper introduces the design methodology of a physical MMC-HVDC control system based on a Field-Programmable Gate Array (FPGA), which has the advantage of high-speed parallel operation, and validates the accuracy of MMC-HVDC control when operated with a Real-Time Digital Simulator (RTDS). Finally, this paper compares and analyzes the characteristics of capacitor voltage balancing methods such as Nearest Level Control (NLC), NLC with a reduced switching frequency, and tolerance band modulation implemented on physical control system.

• 전기학회논문지
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• 제62권9호
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• pp.1240-1248
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• 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.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2015년도 제46회 하계학술대회
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• pp.339-340
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• 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.

• 전력전자학회논문지
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• 제24권6호
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• pp.452-458
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• 2019

This study proposes a new test circuit and control method for the submodules of modular multilevel converter (MMC)-based HVDC systems. The test current of conventional submodule test circuits cannot provide the DC offset components or may have some distortion in the linearized current with the DC offset. The proposed scheme can provide not only the DC component but also linearized current without distortion. Therefore, the submodule test current waveform is relatively similar to that of a real submodule consisting of an MMC-based HVDC system. The validity of the proposed circuit and control method is verified through a simulation and experiment.

• 전력전자학회:학술대회논문집
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• 전력전자학회 2020년도 전력전자학술대회
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• pp.280-281
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• 2020

본 논문은 MMC 기반의 전압형 HVDC System의 절연설계에 대한 내용을 담고 있다. 절연설계 시 필요한 Surge Arrester 전압결정, 이격거리, 연면거리에 대해 DC측과 AC측을 비교하고 그에 따른 계산 방법에 관한 내용을 기술한다.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2015년도 제46회 하계학술대회
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• pp.161-162
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• 2015

최근 세계적으로 전력계통의 대륙 간 연계나 신재생에너지, 분산전원의 계통 연계를 위해 HVDC(High voltage Direct Current)에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 대용량, 장거리 송전이 필요한 경우 HVAC에서의 전력손실과 송전거리의 한계를 극복하기 위하여 HVDC가 새로운 대안으로 떠오르고 있으며, LCC(Line commutated Converter)와 VSC(Voltage Source Converter)의 기술발전이 비약적으로 이뤄지고 있다. 특히, DC Grid화를 위해서 유럽에서는 해상풍력을 연계한 Windfarm을 DC Grid화 하는 프로젝트가 활발히 진행되고 있다. 이러한 신재생 에너지의 계통 연계를 위해서 DC Grid가 본격적으로 논의가 되고 있고 관련분야에서는 기술개발을 앞다퉈 진행하고 있는 상황이다. DC Grid 구현을 위해 VSC HVDC가 최근 주목받고 있으며, VSC로 연계된 DC Grid의 AC 계통과의 연계를 위해 가장 필요한 것이 바로 DC 차단기라고 할 수 있겠다. 본 논문에서는 DC Grid의 고장분석을 위한 기초연구로써 MMC(Modular Multilevel Converter) VSC를 기반으로 한 Point-to-Point HVDC Grid에서의 DC 고장에 대한 분석을 실시하였으며 그 특징을 분석하였다.