• Journal of Power Electronics
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• v.16 no.5
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• pp.1964-1980
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• 2016

This paper presents a new simplified harmonics extraction algorithm based on the synchronous reference frame (SRF) for an indirect current controlled (ICC) three-level neutral point diode clamped (NPC) inverter-based shunt active power filter (SAPF). The shunt APF is widely accepted as one of the most effective current harmonics mitigation tools due to its superior adaptability in dynamic state conditions. In its controller, the SRF algorithm which is derived based on the direct-quadrature (DQ) theory has played a significant role as a harmonics extraction algorithm due to its simple implementation features. However, it suffers from significant delays due to its dependency on a numerical filter and unnecessary computation workloads. Moreover, the algorithm is mostly implemented for the direct current controlled (DCC) based SAPF which operates based on a non-sinusoidal reference current. This degrades the mitigation performances since the DCC based operation does not possess exact information on the actual source current which suffers from switching ripples problems. Therefore, three major improvements are introduced which include the development of a mathematical based fundamental component identifier to replace the numerical filter, the removal of redundant features, and the generation of a sinusoidal reference current. The proposed algorithm is developed and evaluated in MATLAB / Simulink. A laboratory prototype utilizing a TMS320F28335 digital signal processor (DSP) is also implemented to validate effectiveness of the proposed algorithm. Both simulation and experimental results are presented. They show significant improvements in terms of total harmonic distortion (THD) and dynamic response when compared to a conventional SRF algorithm.

• Proceedings of the KIPE Conference
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• 2016.07a
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• pp.415-416
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• 2016

본 논문은 입출력 전력품질이 우수하고 전압별 시리즈화가 용이한 Cascaded H-브릿지 멀티레벨 전력 회로를 적용한 고압 대용량 전동기 구동용 11,000V / 13,800V 고압인버터 개발에 관하여 기술하였다. 기존에 개발된 3,300V/200kVA - 6,600V/8,000kVA 고압인버터의 단상 인버터로 구성된 개별 파워 셀 전압 증대, 파워 셀의 직렬 갯수 추가, 입력 위상 전이 다권선 변압기 2차 권선수 확장, 그리고 분산 제어 기능을 확대하는 방식을 적용하여 전압을 증가시켰다. 실용량 제품의 제작 (11,000V/1,000kVA, 13,800V/2,400kVA) 및 실험을 통하여 개발된 11,000V/13,800V 고압인버터의 성능을 확인하였다.

• Proceedings of the KIEE Conference
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• 2011.07a
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• pp.1167-1168
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• 2011

두 대의 동일한 H-bridge 모듈로 구성되는 Cascaded H-bridge 멀티레벨인버터는 출력전압에 5-레벨을 형성할 수 있으며 출력전압의 THD를 개선시키기 위해 PWM 스위칭을 적용할 수 있다. 출력필터 사이즈를 줄이기 위해 PWM 스위칭 주파수를 높일 수 있지만 스위칭 손실이 증가하게 된다. 본 논문에서는 이러한 경우 스위칭 손실을 저감시킬 수 있는 변형된 스위칭 패턴을 제안한다. Cascaded H-bridge 멀티레벨인버터의 특성을 고려하여 하단 H-bridge 모듈의 스위치는 기본 출력전압 레벨을 형성하도록 동작시키며, 상단 H-bridge 모듈 스위칭에 의한 출력값이 기본 전압레벨에 가감되어 PWM 출력전압 형성하도록 동작시킨다. 제안된 스위칭 패턴을 Cascaded H-bridge 멀티레벨인버터에 적용하여 기존 스위칭 방법과 비교 분석한다.

• Proceedings of the KIPE Conference
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• 2011.07a
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• pp.469-470
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• 2011

양방향 스위치를 갖는 5-레벨 인버터는 입력 전원단이 직렬 결합된 두 개의 커패시터로 구성된다. 5-레벨 인버터를 다단 결합하게 되면 출력전압의 레벨 수를 증가 시켜 보다 정현파에 가까운 출력전압을 생성할 수 있지만 입력 전원으로 사용되는 직렬 결합 커패시터 단이 증가하게 된다. 직렬 결합된 커패시터 전압이 불평형 상태가 되면 출력전압의 THD에 영향을 주게 되어 양질의 출력전압을 생성하기가 어려워진다. 따라서 본 논문에서는 직렬 결합된 입력 커패시터 전압 크기의 불평형 상태에 따른 출력전압 THD 변화를 분석한다.

• Proceedings of the KIPE Conference
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• 2011.07a
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• pp.453-454
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• 2011

본 논문에서는 벅-부스트와 포워드 컨버터의 기능을 갖는 컨버터를 제안한다. 제안하는 컨버터는 Cascaded H-bridge 멀티레벨인버터와 같이 다수의 독립된 전원을 요구하는 회로 구조를 단일 입력 전원단으로 구성할 수 있는 특징을 가진다. 벅-부스트 컨버터의 입력 인덕터는 변압기로 대체되며 컨버터 스위치의 ON 동작시 포워드 동작에 의해 변압기 2차측으로 전력전달이 이루어지며, 스위치 OFF시 변압기 1차측 자화인덕턴스에 저장된 에너지가 비절연된 벅-부스트 컨버터의 출력 커패시터로 전달된다. 제안된 컨버터의 동작 모드에 따른 이론적 분석을 시행하고 시뮬레이션을 통해 타당성을 검증한다.

• Proceedings of the KIPE Conference
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• 2011.07a
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• pp.455-456
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• 2011

본 논문에서는 Boost 컨버터와 Forward 컨버터를 조합한 컨버터를 제안한다. 제안하는 컨버터는 시스템 구성상 다수의 독립된 전원을 요구하는 Cascaded H-bridge 멀티레벨인버터와 같은 회로구조에 있어 다수의 독립전원의 확보가 곤란한 경우 단일 입력 전원단으로 시스템을 구성할 수 있는 특징을 가진다. Boost 컨버터의 입력 인덕터는 변압기로 대체되며 컨버터 스위치의 ON 동작시 변압기 일차측 자화인덕턴스에 저장된 에너지가 변압기 이차측과 비절연된 Boost 컨버터의 출력 커패시터로 전달된다. 제안된 컨버터의 동작 모드에 따른 이론적 분석을 시행하고 시뮬레이션을 통해 타당성을 검증한다.

• Proceedings of the KIPE Conference
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• 2004.07b
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• pp.635-639
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• 2004

This paper presents a simple PWM method to control three phase four leg multilevel inverters, which have been developed for supplying electrical power to three phase unbalanced load and for related power active filters. The method is derived from a general correlation between space vector PWM (SVPWM) method and carrier based PWM (CPWM) method. As an advantage, the simplicity and flexibility of the proposed CPWM control can be obtained and the complicated calculations of the 3-D SVPWM concepts can be avoided. The method has been mathematical formulated and demonstrated by simulation results.

• Proceedings of the KIPE Conference
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• 2014.11a
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• pp.123-124
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• 2014

본 논문에서 제안하는 Asymmetric 암 구조를 가지는 단상 멀티레벨 인버터는 양방향 스위치를 사용하여 (4m-2)개의 스위치로 n-레벨의 출력 전압을 생성한다. m은 A 암의 전압원수이다. 본 토폴로지는 A 암과 B 암을 형성하는 각각의 커패시터 전압원의 수가 동일하지 않는 것이 특징이다. 이러한 비대칭 전압원 구조의 조합으로 출력 전압 레벨 수를 최대화한다. 제안된 Asymmetric 암 구조를 가지는 단상 멀티레벨 토폴로지는 PSIM 시뮬레이터를 통해 11-레벨로 구현하여 타당성을 검증하였다.

• Proceedings of the KIPE Conference
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• 2003.07b
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• pp.588-592
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• 2003

In recent years, the multilevel inverter synthesizing the output voltage with step pulse has been widely used as a solution for high power and high voltage applications. This paper proposes a simple method to obtain the conducting . angle. It is calculated by using voltage-second areas of the divided reference voltage according to the output voltage levels and these areas have influence on output step pulse waves. It is possible to reduce an amount of calculation because it is not required to solve the simultaneous equations by an iterative method. Also, the proposed method can get the conducting angle by means of on line.

• Proceedings of the KIPE Conference
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• 2003.07b
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• pp.625-629
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• 2003

멀티 레벨 인버터는 고 전력 시스템에서 많이 사용되고 있다. 일반적으로 멀티 레벨 인버터는 캐스케이드와 NPC(Nuetral Point clamped) 두 가지 회로 방식이 있다. 동일한 시스템 조건에서 두 인버터를 비교하여 어느 한 인버터의 특성이 좋은가를 분석하기 위해 동일 조건하에 인버터 구조에 따라서 회로방식이 THD에 어떠한 영향을 주는지에 대해서 시뮬레이션을 통하여 살펴보고, FMI(Fundamental Modulation Index, 기본파 변조 지수)에 따라 두 회로 방식에 대한 THD 변화를 레벨 수에 따라 분석하고자 한다. 인버터에 사용되는 PWM 방식으로는 멀티 캐리어 PWM을 사용하였다.