• Proceedings of the KIPE Conference
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• 2014.07a
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• pp.508-509
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• 2014

전력변환장치의 효율을 개선하기 위해 많은 연구가 이루어지고 있는 가운데, 본 논문에서는 3-레벨 인버터 중에서도 NPC 인버터와 T-타입 인버터를 사용한다. 각 인버터는 서로 다른 스위치 정격에 의해 손실 차이가 생기며, 또한 손실에 영향을 미치는 MI(Modulation Index), PF(Power Factor), 그리고 스위칭 주파수에 따라 손실의 크기가 좌우 되었다. 하지만 두 인버터는 각 구조의 특성상 NPC 의 경우 도통손실이 매우 크며, T-타입의 경우 스위칭 손실이 크게 나타난다는 모듈상의 한계가 있다. 본 논문에서는 인버터 구조에 따라 손실에 지배적으로 영향을 미치는 각 Device의 특성을 고려하여, 전력변환장치에서 발생되어지는 도통손실과 스위칭손실을 분석 하였다.

• Proceedings of the KIPE Conference
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• 2014.07a
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• pp.447-448
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• 2014

화석연료의 고갈이 진행됨에 따라 그 대안으로 신재생 에너지에 초점이 맞춰지고 있다. 신재생 에너지 발전의 중요성이 대두됨에 따라 계통연계형 인버터의 중요성 역시 부각되고 있으며 이에 대한 연구들이 활발히 진행되고 있다. 여러 연구 중의 하나로 멀티레벨 인버터를 들 수 있는데, 이는 2-레벨 인버터와 비교했을 때, 동일한 스위칭 주파수에서 출력전압 및 전류의 고조파 성분을 크게 줄일 수 있다는 장점을 갖는다. 본 논문에서는 NPC 3-레벨 인버터를 이용하여 태양광 발전 시스템을 구성하고, 결과를 확인하였다.

• Proceedings of the KIPE Conference
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• 2015.07a
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• pp.315-316
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• 2015

본 논문에서는 3-레벨 Neutral-Point-Clamped (NPC) 인버터의 DC-Link 중성점 전압 리플을 저감하여 인버터 출력 전압의 품질 신뢰성 향상이 가능한 새로운 Discontinuous Pulse Width Modulation (DPWM) 기법을 제안한다. NPC 인버터에서는 두 개의 커패시터로 이루어진 DC-Link 구조로 인해 상, 하단 DC-Link 커패시터 전압 불평형인 상황에서 DC-Link 중 성점 전압 리플이 발생한다. 중성점 전압 리플 발생 시 출력 전압의 품질을 보장할 수 없으며, 민감한 부하에 손상을 입힐 수 있다. 제안한 DPWM 알고리즘은 DC-Link 커패시터 전압을 조정하는 두 개의 오프셋을 사용하여 중성점 전압 리플을 저감한다. 또한, 시뮬레이션을 통해 본 논문에서 제안한 알고리즘의 타당성을 검증한다.

• Proceedings of the KIPE Conference
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• 2008.06a
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• pp.256-258
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• 2008

현재 멀티레벨 인버터는 고압 대용량 시스템에 많이 사용되고 있으며, 연구 또한 지속되고 있다. 현재 일반적으로 사용되는 멀티레벨 방법으로는 Neutral Point Clamp(NPC), H-Bridge 케스캐이드, 플라잉 커패시터가 멀티레벨이 있다. 본 논문에서는 Neutral Point Clamp 토포로지 중 다이오드 클램프 멀티레벨을 이용하여 3상 유도전동기용 하이브리드 다이오드 클램프 멀티레벨 인버터를 구성 하였다. 그리고 신호 발생 방법으로는 Subhamonic PWM 방식을 사용하였으며, 유도 전동기 제어는 간접벡터제어로 제어를 함으로써 유도 전동기 구동용 하이브리드 다이오드 클램프 멀티레벨 인버터의 적합함을 검증 하였다.

• Proceedings of the KIPE Conference
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• 2014.07a
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• pp.221-222
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• 2014

본 논문에서는 3레벨 NPC 인버터의 전원전압변조 방식을 이용하여 넓은 변조 지수에서 제어 가능한 간단한 중성점 제어 방법을 제안하였다. 제안한 제어 방법은 전원 전압 변조방법을 이용한 중성점 균형 계수와 정확한 옵셋 전압의 제한치를 이용하여 계산된다. 중성점 균형 계수는 전류의 극성과 상하 커패시터의 전압에 의해서 정의되어 진다. 제안된 제어 방법은 중성점 제어를 위해 공간전압 PWM과 불연속 PWM까지 동작범위를 확장하여 동작되어 진다. 제안된 방법은 넓은 변조지수에서 전원전압변조를 이용하여 공간전압 PWM방법을 쉽게 구현할 수 있다. 제안된 중성점 제어 방법의 타당성은 시뮬레이션을 통하여 검증하였다.

• Proceedings of the KIPE Conference
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• 2011.07a
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• pp.354-355
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• 2011

그 동안 스위칭 손실 저감을 위해 Si 다이오드를 SiC 다이오드로 대체한 인버터들이 많이 소개되었다. NPC 인버터에서도 마찬가지로 클램프 다이오드 소자를 SiC 다이오드로 대체함으로써 스위칭 손실을 저감시킬 수 있다. 하지만 IGBT의 스위칭 손실이 매우 크기 때문에 단지 클램프 다이오드 소자를 바꿈으로써 줄일 수 있는 스위칭 손실은 한계가 있다. 따라서 본 논문은 낮은 변조지수를 갖는 NPC 인버터에서 역회복 손실을 포함한 스위칭 손실을 최소화 시킬 수 있는 새로운 PWM 방법을 제시한다. 제안한 방법에 의해 역회복 현상은 거의 발생하지 않으며 스위칭 손실은 상당히 저감된다. 그러므로 전체 시스템 효율을 증가시킬 수 있고 인버터를 더 높은 스위칭 주파수에서 동작시킬 수 있다. 제안한 방법의 타당성은 각 소자의 성능평가와 수치해석적 방법을 적용해 검증하였다.

• Proceedings of the KIEE Conference
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• 2009.07a
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• pp.1007_1008
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• 2009

본 논문은 3상 NPC형 3-레벨 인버터를 영시퀀스 주입에 의한 SVPWM방식에 고조파의 특성이 가장 우수하다고 알려진PD(phase disposition)방식의 멀티 캐리어 방식을 적용하였다. 구현된 NPC형 3-레벨 인버터는 전 영역에서 동작할 수 있도록 구현하여, 각 영역에 따른 고조파 및 THD를 분석하였다. 일반적은로 NPC형 3-레벨 인버터는 2-레벨 인버터에 비해 동일 변조비에서 고조파의 특성이 우수 한 것으로 알려졌다. 본 논문에서는 이러한 변조비에 따른 고조파의 분포 이중 푸리에 시리즈를 통해 분석하였고, 이를 시뮬레이션을 통하여 검증하였다.

• Proceedings of the KIPE Conference
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• 2014.07a
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• pp.367-368
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• 2014

This paper investigates characteristics of high power semiconductor device losses in 5MW-class Permanent Magnet Synchronous Generator (PMSG) Medium Voltage (MV) wind turbines. High power semiconductor device of press-pack type IGCT of 6.5kV is considered in this paper. Analysis is performed based on neutral point clamped (NPC) 3-level back-to-back type voltage source converter (VSC) supplied from grid voltage of 4160V. This paper describes total loss distribution at worst case under inverter and rectifier operating mode for the power semiconductor switches. The loss analysis is confirmed through PLECS simulations. In addition, the loss factors due to di/dt snubber and ac input filter are presented. The investigation result shows that IGCT type semiconductor devices generate the total efficiency of 97.74% under the rated condition.

• The Transactions of The Korean Institute of Electrical Engineers
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• v.67 no.2
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• pp.233-238
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• 2018

This paper proposes a seamless MPPT operation mode transfer method of photovoltaic system. The photovoltaic system consists of a DC-DC boost converter, a DC-Link, and a 3-level neutral point clamp (NPC) type inverter. The PV voltage fluctuates due to the output characteristics of the solar pane1 depending on the irradiation amount and the temperature. The photovoltaic system requires seamless MPPT mode transfer method that the discontinuity does not occur in order to supply the stable power to system without affecting the fluctuation of the PV voltage. MPPT operation is divided into two modes by the voltage reference. Under the condition that the PV voltage is below 650V, the DC-DC boost converter performs MPPT through duty control based on perturb & observe (P&O) method, and the inverter conducts DC-link voltage and grid current controls in synchronous reference frame. On the other hand, when the PV voltage exceeds above 650V, inverter performs MPPT in accordance with the variation of DC-link voltage control while the converter stops operating. Two MPPT operation modes is smoothly transferred through the proposed method that DC-link voltage or grid current commands are appropriately adjusted from the certain criteria. The feasibility of the MPPT operation mode transfer method is verified using a 10kW solar photovoltaic system, experimental results have good performances that the fluctuation of PV current is reduced to 100%.

• Journal of Power Electronics
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• v.18 no.3
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• pp.702-713
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• 2018

Power loss reduction and total harmonic distortion(THD) minimization are two important goals of improving three-level inverters. In this paper, an optimized pulse width modulation (PWM) strategy that can reduce switching losses and balance the neutral point with an optional THD of three-level neutral-point-clamped inverters is proposed. An analysis of the two-level discontinuous PWM (DPWM) strategy indicates that the optimal goal of the proposed PWM strategy is to reduce switching losses to a minimum without increasing the THD compared to that of traditional SVPWMs. Thus, the analysis of the two-level DPWM strategy is introduced. Through the rational allocation of the zero vector, only two-phase switching devices are active in each sector, and their switching losses can be reduced by one-third compared with those of traditional PWM strategies. A detailed analysis of the impact of small vectors, which correspond to different zero vectors, on the neutral-point potential is conducted, and a hysteresis control method is proposed to balance the neutral point. This method is simple, does not judge the direction of midpoint currents, and can adjust the switching times of devices and the fluctuation of the neutral-point potential by changing the hysteresis loop width. Simulation and experimental results prove the effectiveness and feasibility of the proposed strategy.