• Journal of Power Electronics
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• v.16 no.6
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• pp.2076-2084
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• 2016

In this paper, a novel scheme to eliminate common-mode voltage (CMV) is proposed for three-level neutral-point clamped (NPC) inverters. In the proposed scheme, a low-power full-bridge converter is utilized to produce compensatory voltage for CMV, which is injected into an NPC inverter through a single-phase four-winding transformer. With the proposed circuit, the power range for applications is not limited, and the maximum modulation index of the inverter is not reduced. These features are suitable for high-power medium-voltage machine drives. The effectiveness of the proposed method is verified by simulation and experimental results.

• Journal of Electrical Engineering and Technology
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• v.9 no.2
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• pp.489-500
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• 2014

This paper presents a simple modified unipolar carrier-based pulsewidth modulation (CB-PWM) strategy for the three-level neutral-point-clamped (NPC) voltage source inverter (VSI). Analytical expressions for the relationship between modulation reference signals and output voltages are derived. The proposed modulation technique for the three-level NPC VSI includes the maximum and minimum of the three-phase sinusoidal reference voltages with zero-sequence voltage injection concept. The proposed modified CB-PWM strategy incorporates a novel method that requires only of one triangular carrier wave for generate the gating pulses in three-level NPC VSI. It has the advantages of being simplifying the algorithm with no need of complex two/multi-carrier pulsewidth modulation or space vector modulation (SVM) and it's also simple to implement. The possibility of the proposed CB-PWM technique has been verified though computer simulation and experimental results.

• Proceedings of the KIPE Conference
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• 2019.07a
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• pp.186-188
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• 2019

현재 신재생에너지 발전원은 계속 증가되고 있으며, 발전기의 용량 또한 점점 증가하고 있다. 늘어나는 신재생에너지 발전원에 의해 계통 연계의 중요성이 증대되고 있고 아울러 계통에서 발생할 수 있는 여러 가지 사고로 인한 발전기의 PCS의 고장에 대한 문제 또한 중요해지고 있다. 본 논문에서는 신재생발전원의 용량이 증가함에 따라서 각 스위치의 전기적 스트레스를 줄일 수 있는 3-level NPC 타입의 컨버터회로를 기반으로 이중 전류 제어기를 이용하였고, 계통 사고시에도 강인한 위상 추종 특성을 가지는 DDSRF(Decoupled Double Synchronous Reference Frame 이하 DDSRF)방식의 PPL을 채택하여 시뮬레이션을 진행하였다. 현재 계통의 사고에 의한 사고전압은 ABC 분류에 의해서 크게 A~G 타입으로 나타내고 있다. 본 논문에서는 각 타입별 사고전압의 불평형 지수(Imbalance Factor, 이하 IF)에 따른 중성점 전류의 고조파 성분을 분석하여 도식화 하고자 한다. 이는 계통사고 발생 시 계통연계형 컨버터의 제어 및 계통탈락 여부에 활용 할 수 있을 것으로 예상된다.

• Journal of Power Electronics
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• v.14 no.6
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• pp.1197-1207
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• 2014

Common-mode voltage (CMV) causes overvoltage stress to winding insulation and damages AC motors. CMV with high dv/dt causes leakage currents, which create noise problems for equipment installed near the converter. This study proposes a new pulse-width modulation (PWM) strategy for three-level T-type NPC inverters. This strategy substantially eliminates CMV. The principle for selecting suitable triangle carrier signals for the three-level T-type NPC is described. The proposed method can mitigate the peak value of CMV by 50% compared with the phase disposition pulse-width modulation method. Furthermore, the proposed method exhibits better harmonic spectrum and lower root mean square value for the CMV than those of the reduced-CMV method on the basis of the phase opposition disposition PWM scheme with modulation index higher than 0.5. The proposed modulation can easily be implemented using software without any additional hardware modifications. Both simulation and experimental results demonstrate that the proposed carrier phase-shift PWM method has good output waveform performance and reduces CMV.

• The Transactions of the Korean Institute of Power Electronics
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• v.21 no.3
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• pp.238-248
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• 2016

In this study, an automatic command mode transition strategy of direct power control (DPC) is proposed for permanent magnet synchronous generators (PMSGs) medium-voltage (MV) offshore wind turbines (WTs). Benchmarking against the control methods are performed based on a three-level neutral-point-clamped (NPC) back-to-back type voltage source converter (VSC). The ramping rate criterion of complex power is utilized to select the switching vector in DPC for a three-level NPC converter. With a grid command and an MPPT mode transition strategy, the proposed control method automatically controls the generated output power to satisfy a grid requirement from the hierarchical wind farm controller. The automatic command mode transition strategy of DPC is confirmed through PLECS simulations based on Matlab. The simulation result of the automatic mode transition strategy shows that the proposed control method of VOC and DPC achieves a much shorter transient time of generated output power than the conventional control methods of MPPT and VOC under a step response. The proposed control method helps provide a good dynamic performance for PMSGs MV offshore WTs, thereby generating high quality output power.

• Proceedings of the KIPE Conference
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• 2012.11a
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• pp.189-190
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• 2012

본 논문에서는 선박의 DC 배전시스템과 같은 고압 대용량 전력변환시스템에 적합한 멀티레벨 시스템을 분석한다. 3레벨 NPC(Neutral Point Clamped) 구조의 멀티레벨 컨버터는 입력 전류의 고조파를 줄일 수 있고 시스템의 용량을 증가시킬 수 있다는 장점 때문에 고전압이 필요한 응용분야에 가장 많이 사용되고 있다. 하지만 이 구조는 각 전력 반도체 스위칭 소자의 전력 손실이 불균일한 단점이 있다. 따라서 이러한 단점을 제거하기 위해 ANPC(Asctive NPC) 구조의 컨버터가 제안되었다. ANPC 방식은 각 소자의 손실 분포를 균일하게 하여 효율적으로 개선할 수 있다. 본 논문에서는 ANPC 컨버터를 구성하는 각 스위칭 소자의 손실을 분석하고 시뮬레이션을 통하여 검증하였다.

• Proceedings of the KIPE Conference
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• 2017.07a
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• pp.310-311
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• 2017

양극성 직류배전 시스템의 과도상태 응답특성을 향상시키기 위한 방법으로 최근 많은 관심을 받고 있는 모델예측제어는 실제로 구현함에 있어서 DSP와 같은 마이크로프로세서가 많은 연산량을 부담해야 한다. 하지만 현재 사용되는 마이크로프로세서의 성능은 모델예측제어를 구현하기 위한 연산량을 모두 감당할 수 있을 만큼 뛰어나지 않기 때문에, 본 논문에서는 모델예측제어를 구현하는데 필요한 연산량을 감소시킬 수 있는 기법을 제안하였다. 제안한 기법은 PSIM 시뮬레이션을 통하여 검증되었다.

• Proceedings of the KIPE Conference
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• 2017.07a
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• pp.351-352
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• 2017

본 논문은 반도체 변압기에 사용되는 3포트 DC-DC 컨버터의 전력 전달 모델링에 대해서 다룬다. 이 DC-DC 컨버터는 고전압 입력에 대응하기 위해 3L-NPC 구조를 가진다. 또한, 양극성 배전망에 적용하기 위해 3권선 변압기와 2차측에 2개의 하프 브릿지 회로를 사용한다. 본 논문에서는 이 특수한 구조 때문에 발생하는 전력 전달 모델링의 복잡성을 단순화하기 위해 분리 행렬을 도입하였다. 제안하는 컨버터와 모델링의 성능은 시뮬레이션 및 15kW 반도체 변압기 시제품을 통해 검증하였다.

• Proceedings of the KIPE Conference
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• 2017.07a
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• pp.70-71
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• 2017

This paper presents a new cascaded boost multilevel converter topology for distributed generation (DG) systems. Most of DG systems, such as photovoltaic (PV), wind turbine and fuel cells, normally require the complex structure power converters, which makes the system expensive, complex and hard to control. However, the proposed converter topology can generate a much higher output voltage just by using the standard low-voltage switch devices and low voltage DC-sources in a simplified structure, also enhancing the reliability of the switch devices. Simulation and experimental results with a 1.2kW system are presented to validate the proposed topology and control method.

• The Transactions of the Korean Institute of Power Electronics
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• v.15 no.6
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• pp.451-459
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• 2010

This paper describes the performance comparison results for a hybrid back-to-back converter, which is composed of a 3-level 24-pulse converter and a 3-level PWM converter, in order to interconnect a large scale wind farm with the power grid. Also it describes the performance comparison results when the 24-pulse converter operates in only firing-angle control, and both firing-angle and the zero-voltage control. For the purpose of systematic performance comparison, computer simulations with PSCAD/EMTDC software were carried out, and based on simulation results a scaled hardware model with 2 kVA rating was built and tested.