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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 지도교수
- 원충연
- 발행연도
- 2019
- 저작권
- 성균관대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
이용수13
이 논문의 연구 히스토리 (5)
2018
2017
Cascaded NPC/H-bridge 멀티 레벨 인버터의 내고장성 강인 제어 기법
하재옥
,
강진욱
,
현승욱
외 1명
한국조명·전기설비학회 학술대회논문집
2017.11
학술대회자료
Cascaded NPC/H-bridge 멀티 레벨 인버터의 전력 및 손실 분배를 위한 새로운 Level-Shift PWM 기법
하재옥
,
강진욱
,
현승욱
외 1명
전력전자학회 학술대회 논문집
2017.07
학술대회자료
Cascaded NPC/H-bridge 인버터의 전력 및 손실 분배를 위한 Novel LS-PWM 기법
하재옥
,
강진욱
,
현승욱
외 1명
한국조명·전기설비학회 학술대회논문집
2017.05
학술대회자료
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최근 2015년도부터 2019년에 수 MW급 대용량 인버터 분야는 전력전자기술의 발전과 더불어 가장 활발히 성장하고 있는 분야 중 하나이다. 이러한 분야는 에너지 소비가 큰 철강 공정 설비 및 석유화학 제품 생산 설비, 시멘트 분야의 냉각 시스템, 고속 전철용 고전압 인버터 시스템 등 다양한 어플리케이션에 응용되고 있다. 이러한 대용량 인버터 시스템은 다양한 산업 시스템의 발달과 경제 규모의 증가로 인해 더욱 높은 퍼포먼스와 안정성을 요구하게 되었고, 이에 따라 새로운 토폴로지 구성 방법 및 제어 방법의 연구를 촉진했다.
대용량 인버터 분야는 일반적으로 산업현장에서 사용되는 하나의 생산 공정 안에 다양한 정격의 인버터 시스템이 요구되는 경우가 많다. 이러한 인버터 시스템은 전압 및 전류에 대한 정격이 같을 수 없으므로, 단일 모듈의 직렬 연계를 통해 정격 전압을 사용자의 요구에 맞춰 설계할 수 있는 모듈형 멀티레벨 인버터 시스템이 다양한 형태로 개발되고 있다.
또한, 멀티 레벨 인버터 시스템에 있어서 개별적인 모듈이 고장 난 경우에도 스위칭 기법 또는 추가적인 회로 구성을 통하여 고장 시에도 일정 이상의 운전을 해야 하는 대용량 산업용 전동기 구동에 많이 사용된다. 하지만 Bypass 운전만을 사용하여 고장 발생한 모듈을 우회한다면, 고장이 발생한 모듈이 포함된 상의 출력 전압이 낮아져 다른 상에서 출력전압이 낮아진 상전압을 보상하기 위한 기법이 필요하다. 이러한 기법으로 가장 널리 사용하는 중성점 천이기법은 상전압의 중성점을 천이시키는 벡터를 인가하여 인버터의 선간 전압과 부하 상전압의 3상 평형을 유지하는 방법이 있다. 이를 바탕으로 다양한 형태의 고장 허용 제어 기법이 발전되고 있다.
하지만 직렬연계형의 모듈형 멀티 레벨 인버터에 고장이 발생하면 기존의 중성점 천이기법은 사용하더라도 인버터가 발생시키는 전압이 줄어들기 때문에 최대로 낼 수 있는 전압 변조 영역이 줄어들게 되고, 개별적인 모듈의 전력 불균형이 발생하여 전력 손실이 증가하는 단점이 있다.
본 논문은 대용량 고전압 모듈형 멀티레벨 인버터의 고장 상황에서 기존 방법과 비교하면 개별 인버터 모듈에서 사용하는 전력을 균등하게 사용하고, 이에 따라 손실도 절감할 수 있는 고장 허용 제어기법에 관해 연구하였다.
대용량 인버터 분야는 일반적으로 산업현장에서 사용되는 하나의 생산 공정 안에 다양한 정격의 인버터 시스템이 요구되는 경우가 많다. 이러한 인버터 시스템은 전압 및 전류에 대한 정격이 같을 수 없으므로, 단일 모듈의 직렬 연계를 통해 정격 전압을 사용자의 요구에 맞춰 설계할 수 있는 모듈형 멀티레벨 인버터 시스템이 다양한 형태로 개발되고 있다.
또한, 멀티 레벨 인버터 시스템에 있어서 개별적인 모듈이 고장 난 경우에도 스위칭 기법 또는 추가적인 회로 구성을 통하여 고장 시에도 일정 이상의 운전을 해야 하는 대용량 산업용 전동기 구동에 많이 사용된다. 하지만 Bypass 운전만을 사용하여 고장 발생한 모듈을 우회한다면, 고장이 발생한 모듈이 포함된 상의 출력 전압이 낮아져 다른 상에서 출력전압이 낮아진 상전압을 보상하기 위한 기법이 필요하다. 이러한 기법으로 가장 널리 사용하는 중성점 천이기법은 상전압의 중성점을 천이시키는 벡터를 인가하여 인버터의 선간 전압과 부하 상전압의 3상 평형을 유지하는 방법이 있다. 이를 바탕으로 다양한 형태의 고장 허용 제어 기법이 발전되고 있다.
하지만 직렬연계형의 모듈형 멀티 레벨 인버터에 고장이 발생하면 기존의 중성점 천이기법은 사용하더라도 인버터가 발생시키는 전압이 줄어들기 때문에 최대로 낼 수 있는 전압 변조 영역이 줄어들게 되고, 개별적인 모듈의 전력 불균형이 발생하여 전력 손실이 증가하는 단점이 있다.
본 논문은 대용량 고전압 모듈형 멀티레벨 인버터의 고장 상황에서 기존 방법과 비교하면 개별 인버터 모듈에서 사용하는 전력을 균등하게 사용하고, 이에 따라 손실도 절감할 수 있는 고장 허용 제어기법에 관해 연구하였다.
목차
제1장 서 론 11.1 연구 배경 및 필요성 11.2 연구 동향 51.3 연구 내용 및 구성 7제2장 모듈형 멀티레벨 인버터 시스템 82.1 멀티레벨 인버터 82.2 멀티레벨 인버터의 종류 112.2.1 3레벨 NPC 인버터 112.2.2 Flying Capacitor 멀티레벨 인버터 162.2.3 H-Bridge 멀티레벨 인버터 182.2.4 NPC/H-Bridge 멀티레벨 인버터 212.3 NPC/H-Bridge 인버터의 전압 제어 252.3.1 Phase-Shift PWM 방식 252.3.2 Level-Shift PWM 방식 292.3.3 Novel Level-Shift PWM 방식 322.3.4 PWM 방식에 따른 손실 비교 34제3장 제안하는 고장 시 전력 균등 분배 기법 363.1 기존 멀티레벨 인버터의 고장 허용 제어기법 363.1.1 고장 발생시 모듈형 멀티레벨 인버터의 Bypass 운전 363.1.2 기존 중성점 천이 기법 403.1.3 기존 기법에서의 모듈별 전력 및 손실 특성 423.2 제안하는 고장 시 전력 균등 분배 기법 463.2.1 제안하는 고장 시 전력 균등 분배 기법 분석 483.2.2 제안하는 고장 허용 제어 기법에서의 전력 및 손실 특성 53제4장 시뮬레이션 564.1 모듈형 멀티레벨 인버터 구현 564.2 시뮬레이션 결과 594.2.1 기존 중성점 천이 기법의 시뮬레이션 결과 594.2.2 제안하는 고장 시 전력 균등 분배 기법의 시뮬레이션 결과 63제5장 하드웨어 구성 및 실험 685.1 모듈형 멀티레벨 인버터 시스템 세트 구성 685.2.1 파워 모듈 구성 715.2.2 제어 장치 구성 745.2 제안하는 고장 시 전력 균등 분배 기법의 실험 결과 75제6장 결 론 83참고문헌 84Abstract 88
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