본 논문은 고효율, 고품질의 대용량 계통 연계형 태양광 발전에 적합한 3상 다중레벨 전력변환 시스템의 개발을 목적으로 한다. 이를 위해 본 논문에서는 하드웨어적인 인버터 구조와 소프트웨어적인 스위칭 방식을 제안한다. 제안된 인버터 구조는 모두 3가지로 3상 IHCML 인버터, 공통암 3상 IHCML 인버터, ...
본 논문은 고효율, 고품질의 대용량 계통 연계형 태양광 발전에 적합한 3상 다중레벨 전력변환 시스템의 개발을 목적으로 한다. 이를 위해 본 논문에서는 하드웨어적인 인버터 구조와 소프트웨어적인 스위칭 방식을 제안한다. 제안된 인버터 구조는 모두 3가지로 3상 IHCML 인버터, 공통암 3상 IHCML 인버터, Cascade 3상 IHCML 인버터이며, 이를 제어하기위한 스위칭 방법으로는 공간 벡터 기법을 이용한 최근접 벡터제어 기법을 제안하였다. 제안된 인버터 구조 및 최근접 벡터제어 기법에 대해 간략히 요약하면 다음과 같다. - 3상 IHCML 인버터 : 출력단에 전압 적층을 위해 3상 저주파 절연 변압기를 사용하므로 단상 변압기를 사용하는 방식에 비해 변압기의 부피를 줄일 수 있으며, 출력단이 변압기에 의해 절연되므로 단일 입력 전원을 사용할 수 있다는 장점이 있다. 그러나 이와 같은 구조는 레벨을 증가 시키는 경우 그만큼 많은 스위치를 요구한다는 단점이 있다. - 공통암 3상 IHCML 인버터: 대부분의 특징은 앞의 3상 IHCML 인버터와 같으며 다중레벨 인버터의 주요 연구 방향인 스위치 소자를 감소시키기 위해 H-bridge의 극성을 결정하는 암을 공통으로 사용한다. 그러므로 레벨을 증대하는 경우 스위치 증가가 작다는 특징이 있으나 이와 같은 구조는 레벨을 증대하기 위해 여전히 많은 수의 변압기의 필요 하다는 단점이 있다. - Cascade 3상 IHCML 인버터 최소의 스위칭 소자 및 인버터 구성요소로 최대의 출력 레벨을 얻기 위해 변압비가 다른 2개의 IHCML 인버터를 직렬 연결한 구조로 되어 있으며, 특히 최근접 벡터를 이용한 스위칭 방식을 사용하여 대용량 소자의 스위칭 주파수를 작게하여 인버터의 효율을 증대시키고, 소용량 소자의 스위칭 주파수를 크게하여 출력 전압의 품질을 개선 한다. 그러나 이와 같은 구조는 각 IHCML 인버터의 전력 부담이 다르므로 모든 부품의 용량이 일정하지 않아 설계가 다소 번거롭다는 단점이 있다. - 최근접 벡터제어 기법 최근접 벡터제어 기법은 공간 벡터 방식을 이용한 완전 프로그램 방식의 스위칭 방식으로 스위칭 패턴을 위한 데이터 테이블이 필요치 않으며, 프로그램을 모듈화 하여 반복 사용함으로 최소의 메모리 공간이 요구된다. 특히 거의 모든 프로그램이 정수 연산으로 가능하므로 실행 속도가 매우 빠르며, 완전한 프로그램 방식으로 레벨 변화와 같은 인버터의 구조 변화에 대한 확장성이 우수하다. 본 논문에서는 이와 같은 제안한 인버터 구조 및 스위칭 기법의 검증 및 타당성 확인을 위하여 다음의 3가지 형태의 전력변환 시스템을 구현 하였다. - 3상 IHCML 인버터 구조에 기존의 계단파 변조기법 적용 - 공통암 3상 IHCML 인버터에 제안한 최근접 벡터제어 기법 적용 - Cascade 3상 IHCML 인버터에 제안한 최근접 벡터제어 기법 적용 이상의 구현된 3가지 종류의 전력변환 시스템들에 대해 MATLAB을 이용한 시뮬레이션을 수행 하였으며 소용량의 시제품 제작을 통하여 제안된 전력변환 시스템의 타당성 검증 하였다. 검증 결과 대용량 태양광 발전 시스템에 적합한 전력변환 시스템이 최근접 벡터제어 기법을 적용한 Cascade 3상 IHCML 전력변환 시스템임을 확인 하였으며, 본 논문에서는 Cascade 3상 IHCML 전력변환 시스템의 보다 정확한 검증 및 구현 가능성 확인을 위하여 5kW급 계통 연계형 인버터를 실제 제작하였으며 다양한 실험을 통하여 제안된 전력변환 시스템의 안정성 및 우수성을 확인 하였다. 본 논문의 연구 결과를 요약하면 다음과 같다. 1) 3상 절연 변압기를 이용한 인버터 구조를 제안 하였다. 제안된 인버터 구조는 3상 절연변압기를 사용하므로 단상 변압기를 사용하는 경우에 비해 변압기 이용률이 증가 하여 효율적이며, 인버터의 부피가 감소된다. 또한 저주파 변압기 사용으로 단일 입력 전원 사용이 가능하며, 별도의 출력단 절연이 필요치 않는 3상 인버터 구조이다. 2) 공간 벡터 기법을 이용한 완전한 프로그램 방식의 최근접 벡터제어 기법 제안하였다. 제안된 최근접 벡터제어 기법은 거의 모든 연산이 정수화되어 연산 속도가 우수하고 프로그램을 모듈화 하여 반복 사용함으로 최소의 메모리 사용량이 요구된다. 특히 프로그램 방식으로 확장성이 아주 우수하다. 3) 제안된 인버터 구조에 계단파 변조기법 및 최근접 벡터제어 기법을 적용한 전력변환 시스템을 구현하여 대용량 태양광 발전 시스템에 적합한 전력변환 시스템을 제안 하였다. 제안된 전력변환 시스템에 대한 시뮬레이션 및 소용량 시제품 제작을 통하여 각 시스템의 특성을 분석하고 대용량 태양광 발전 시스템에 적합한 전력변환 시스템을 도출 하였다. 4) 대용량 태양광 발전 시스템에 적합한 전력변환 시스템을 구현 하였다. 대용량 태양광 발전 시스템에 가장 적합한 전력변환 시스템은 Cascade 3상 IHCML 인버터에 최근접 벡터제어 기법을 적용한 구조로 최소의 구성요소로 최대의 출력 레벨을 형성하며 구현이 간단하다. 또한 최근접 벡터제어 기법의 적용으로 대용량 스위치는 저속 스위칭 하므로 GTO와 같은 저렴한 저속 대용량 소자를 사용할 수 있어 제작 단가가 낮으며 고효율의 시스템 구현이 가능할 뿐만 아니라 소용량 스위치는 고속 스위칭 출력 전압의 품질이 우수하다. 5) 5kW Cascade 3상 IHCML 전력변환 시스템을 제작을 통한 다양한 파형 분석 및 실험을 수행하여 제안된 시스템의 우수성을 확인 하였다. 제안된 시스템에 대한 파형 분석 결과 출력 전압의 THD가 변조비 0.6이상에서 모두 5% 이내로 상용 인버터에서 요구하는 전력 품질을 만족하고 있음을 확인하였다. 효율 분석 결과 20% 이상의 부하에서 효율이 90%이상으로 나타났으며, 최대 효율이 94%로 변압기 효율을 98%로 가정할 경우 실제 인버터 효율은 96%로 제안한 인버터의 효율이 매우 우수함을 확인하였다. 6) 태양광 발전 설비를 이용한 계통연계 시험을 통하여 시스템의 안정성 및 실용화 가능성을 확인 하였다. 실제 5kW 태양광 발전 설비에 대한 계통연계 시험을 통하여 제안된 전력변환 시스템의 실용화 가능성을 확인 하였으며, 파형분석 결과 연계특성 및 전류제어 특성이 우수함을 확인 하였다. 또한 단독운전 방지시험 등을 통하여 계통 연계형 전력변환 시스템의 제어기 안정성을 확인 하였다. 본 논문에서는 5kW급에 대한 소규모 발전 설비에 대한 연구를 수행하였으나 제안된 전력변환 시스템은 대규모 시스템에 적용 시 보다 많은 장점이 있을 것으로 사료되며 이러한 연구는 에너지 고갈 및 유해물질 배출 규제 등으로 차세대 에너지원으로 각광을 받고 있는 신재생에너지의 보급에 크게 기여할 것으로 생각된다. 또한 철도차량과 같은 대용량 모터제어 시스템, 전력계통의 조상설비나 예비발전 설비등과 같은 대규모의 전력 시스템에 적용될 경우 안정적이며 효율적인 시스템 구현에 기여할 것으로 생각된다.
본 논문은 고효율, 고품질의 대용량 계통 연계형 태양광 발전에 적합한 3상 다중레벨 전력변환 시스템의 개발을 목적으로 한다. 이를 위해 본 논문에서는 하드웨어적인 인버터 구조와 소프트웨어적인 스위칭 방식을 제안한다. 제안된 인버터 구조는 모두 3가지로 3상 IHCML 인버터, 공통암 3상 IHCML 인버터, Cascade 3상 IHCML 인버터이며, 이를 제어하기위한 스위칭 방법으로는 공간 벡터 기법을 이용한 최근접 벡터제어 기법을 제안하였다. 제안된 인버터 구조 및 최근접 벡터제어 기법에 대해 간략히 요약하면 다음과 같다. - 3상 IHCML 인버터 : 출력단에 전압 적층을 위해 3상 저주파 절연 변압기를 사용하므로 단상 변압기를 사용하는 방식에 비해 변압기의 부피를 줄일 수 있으며, 출력단이 변압기에 의해 절연되므로 단일 입력 전원을 사용할 수 있다는 장점이 있다. 그러나 이와 같은 구조는 레벨을 증가 시키는 경우 그만큼 많은 스위치를 요구한다는 단점이 있다. - 공통암 3상 IHCML 인버터: 대부분의 특징은 앞의 3상 IHCML 인버터와 같으며 다중레벨 인버터의 주요 연구 방향인 스위치 소자를 감소시키기 위해 H-bridge의 극성을 결정하는 암을 공통으로 사용한다. 그러므로 레벨을 증대하는 경우 스위치 증가가 작다는 특징이 있으나 이와 같은 구조는 레벨을 증대하기 위해 여전히 많은 수의 변압기의 필요 하다는 단점이 있다. - Cascade 3상 IHCML 인버터 최소의 스위칭 소자 및 인버터 구성요소로 최대의 출력 레벨을 얻기 위해 변압비가 다른 2개의 IHCML 인버터를 직렬 연결한 구조로 되어 있으며, 특히 최근접 벡터를 이용한 스위칭 방식을 사용하여 대용량 소자의 스위칭 주파수를 작게하여 인버터의 효율을 증대시키고, 소용량 소자의 스위칭 주파수를 크게하여 출력 전압의 품질을 개선 한다. 그러나 이와 같은 구조는 각 IHCML 인버터의 전력 부담이 다르므로 모든 부품의 용량이 일정하지 않아 설계가 다소 번거롭다는 단점이 있다. - 최근접 벡터제어 기법 최근접 벡터제어 기법은 공간 벡터 방식을 이용한 완전 프로그램 방식의 스위칭 방식으로 스위칭 패턴을 위한 데이터 테이블이 필요치 않으며, 프로그램을 모듈화 하여 반복 사용함으로 최소의 메모리 공간이 요구된다. 특히 거의 모든 프로그램이 정수 연산으로 가능하므로 실행 속도가 매우 빠르며, 완전한 프로그램 방식으로 레벨 변화와 같은 인버터의 구조 변화에 대한 확장성이 우수하다. 본 논문에서는 이와 같은 제안한 인버터 구조 및 스위칭 기법의 검증 및 타당성 확인을 위하여 다음의 3가지 형태의 전력변환 시스템을 구현 하였다. - 3상 IHCML 인버터 구조에 기존의 계단파 변조기법 적용 - 공통암 3상 IHCML 인버터에 제안한 최근접 벡터제어 기법 적용 - Cascade 3상 IHCML 인버터에 제안한 최근접 벡터제어 기법 적용 이상의 구현된 3가지 종류의 전력변환 시스템들에 대해 MATLAB을 이용한 시뮬레이션을 수행 하였으며 소용량의 시제품 제작을 통하여 제안된 전력변환 시스템의 타당성 검증 하였다. 검증 결과 대용량 태양광 발전 시스템에 적합한 전력변환 시스템이 최근접 벡터제어 기법을 적용한 Cascade 3상 IHCML 전력변환 시스템임을 확인 하였으며, 본 논문에서는 Cascade 3상 IHCML 전력변환 시스템의 보다 정확한 검증 및 구현 가능성 확인을 위하여 5kW급 계통 연계형 인버터를 실제 제작하였으며 다양한 실험을 통하여 제안된 전력변환 시스템의 안정성 및 우수성을 확인 하였다. 본 논문의 연구 결과를 요약하면 다음과 같다. 1) 3상 절연 변압기를 이용한 인버터 구조를 제안 하였다. 제안된 인버터 구조는 3상 절연변압기를 사용하므로 단상 변압기를 사용하는 경우에 비해 변압기 이용률이 증가 하여 효율적이며, 인버터의 부피가 감소된다. 또한 저주파 변압기 사용으로 단일 입력 전원 사용이 가능하며, 별도의 출력단 절연이 필요치 않는 3상 인버터 구조이다. 2) 공간 벡터 기법을 이용한 완전한 프로그램 방식의 최근접 벡터제어 기법 제안하였다. 제안된 최근접 벡터제어 기법은 거의 모든 연산이 정수화되어 연산 속도가 우수하고 프로그램을 모듈화 하여 반복 사용함으로 최소의 메모리 사용량이 요구된다. 특히 프로그램 방식으로 확장성이 아주 우수하다. 3) 제안된 인버터 구조에 계단파 변조기법 및 최근접 벡터제어 기법을 적용한 전력변환 시스템을 구현하여 대용량 태양광 발전 시스템에 적합한 전력변환 시스템을 제안 하였다. 제안된 전력변환 시스템에 대한 시뮬레이션 및 소용량 시제품 제작을 통하여 각 시스템의 특성을 분석하고 대용량 태양광 발전 시스템에 적합한 전력변환 시스템을 도출 하였다. 4) 대용량 태양광 발전 시스템에 적합한 전력변환 시스템을 구현 하였다. 대용량 태양광 발전 시스템에 가장 적합한 전력변환 시스템은 Cascade 3상 IHCML 인버터에 최근접 벡터제어 기법을 적용한 구조로 최소의 구성요소로 최대의 출력 레벨을 형성하며 구현이 간단하다. 또한 최근접 벡터제어 기법의 적용으로 대용량 스위치는 저속 스위칭 하므로 GTO와 같은 저렴한 저속 대용량 소자를 사용할 수 있어 제작 단가가 낮으며 고효율의 시스템 구현이 가능할 뿐만 아니라 소용량 스위치는 고속 스위칭 출력 전압의 품질이 우수하다. 5) 5kW Cascade 3상 IHCML 전력변환 시스템을 제작을 통한 다양한 파형 분석 및 실험을 수행하여 제안된 시스템의 우수성을 확인 하였다. 제안된 시스템에 대한 파형 분석 결과 출력 전압의 THD가 변조비 0.6이상에서 모두 5% 이내로 상용 인버터에서 요구하는 전력 품질을 만족하고 있음을 확인하였다. 효율 분석 결과 20% 이상의 부하에서 효율이 90%이상으로 나타났으며, 최대 효율이 94%로 변압기 효율을 98%로 가정할 경우 실제 인버터 효율은 96%로 제안한 인버터의 효율이 매우 우수함을 확인하였다. 6) 태양광 발전 설비를 이용한 계통연계 시험을 통하여 시스템의 안정성 및 실용화 가능성을 확인 하였다. 실제 5kW 태양광 발전 설비에 대한 계통연계 시험을 통하여 제안된 전력변환 시스템의 실용화 가능성을 확인 하였으며, 파형분석 결과 연계특성 및 전류제어 특성이 우수함을 확인 하였다. 또한 단독운전 방지시험 등을 통하여 계통 연계형 전력변환 시스템의 제어기 안정성을 확인 하였다. 본 논문에서는 5kW급에 대한 소규모 발전 설비에 대한 연구를 수행하였으나 제안된 전력변환 시스템은 대규모 시스템에 적용 시 보다 많은 장점이 있을 것으로 사료되며 이러한 연구는 에너지 고갈 및 유해물질 배출 규제 등으로 차세대 에너지원으로 각광을 받고 있는 신재생에너지의 보급에 크게 기여할 것으로 생각된다. 또한 철도차량과 같은 대용량 모터제어 시스템, 전력계통의 조상설비나 예비발전 설비등과 같은 대규모의 전력 시스템에 적용될 경우 안정적이며 효율적인 시스템 구현에 기여할 것으로 생각된다.
The purpose of this paper is to develop 3-phase multi-level power conversion system for a high power on-grid PV-generation of high quality and high efficiency. The hardware configurations of inverter and switching method of software are proposed to satisfy the system. The proposed configurations of ...
The purpose of this paper is to develop 3-phase multi-level power conversion system for a high power on-grid PV-generation of high quality and high efficiency. The hardware configurations of inverter and switching method of software are proposed to satisfy the system. The proposed configurations of inverter are 3-phase IHCML inverter, common-arm 3-phase IHCML inverter and Cascade 3-phase IHCML inverter. In software the highest proximity vector control method using space vector is proposed. The proposed configurations of inverter and highest proximity vector control method are explained as follows. - 3-phase IHCML inverter : By using 3-phase low-frequency isolated transformers for piling the voltages in output the size of transformers can be reduced compared with using single-phase transformers. And the single DC source can be used for output is isolated by transformers. But in this configuration more switch elements are needed when output levels are increased. - Common-arm 3-phase IHCML inverter : Most of features of this type are same as the 3-phase IHCML inverter and by using the arm which decide polarity commonly of H-bridge the number of switch elements can be reduced. In this configuration when output levels are increased, the number of switch elements are decreased, but more transformers are necessary to form levels. - Cascaded 3-phase IHCML inverter By using the configuration where 2 IHCMLs which have different rate of transformers are connected in series the greatest output levels can obtained with minimum switch elements and inverter elements. By using the highest proximity vector control method using space vector the efficiency of inverter can be increased when minishing the frequency of switch in the great-capacity element and the quality of output voltage can be improved when enhancing the frequency of switch in the small-capacity element. However, in this configuration the capacity of all parts are not same because the power on each IHCML inverter is different and the design of system gets complex. - The highest proximity vector control method The highest proximity vector control method using space vector is pure programming type switching control method and the data table is unnecessary. So the memory used is minimized by using programming module and iteration method. Most programs are possible to be calculated with integer and the operation speed is very fast. The compatibility is excellent even if the output level or the configuration of inverter are changed for being based on the pure programming type. In this paper, three kinds of power conversion system are fabricated to verify the propriety of the proposed configuration and switching method as below. - 3-phase IHCML inverter using existing stage-wave modulation method - Common-arm 3-phase IHCML inverter using highest proximity vector method - Cascade 3-phase IHCML inverter using highest proximity vector method MATLAB simulation is done on three kinds of power conversion systems above and the propriety of the proposed power conversion systems is verified by fabricating the low-power prototypes. From the result it is known that the Cascade 3-phase IHCML power conversion system using the highest proximity vector control method is suitable for large power PV generation system. And the on-grid PV-generation 5kw inverter is fabricated and various tests are done to confirm the possibility of Cascade 3-phase IHCML power conversion system. It is concluded that the proposed power conversion system is stable and competitive. The results of this research are summarized as follows: 1) The inverter configuration using 3-phase isolated transformers is proposed. In the proposed configuration by using 3-phase isolated transformers the efficiency of transformer is increased and the size is reduced compared with the configuration using single-phase transformers. In this 3-phase inverter configuration the single input resource can be applied by using low-frequency transformers and the output parts need not bo be isolated. 2) The pure programming type highest proximity vector control method using space vector is proposed. In this method most programs are possible to be calculated with integer and the operation speed is very fast and the memory used is minimized by using programming module and iteration course. The compatibility is excellent for being based on the pure programming type. 3) By using the stage-wave modulation method and highest proximity vector method the power conversion system for a high power on-grid PV-generation based on proposed configuration are constructed and proposed. Based on the proposed power conversion system the performances are analyzed through the simulation and the low-power prototype. The power conversion system for a high power on-grid PV-generation can be constructed in the same way. 4) The power conversion system for a high power on-grid PV-generation is constructed. The most proper power conversion system for a high power on-grid PV-generation is the Cascade 3-phase IHCML inverter configuration with the highest proximity vector control method. The maximum output level is generated with the minimum number of elements and the configuration of system is simple. By using the highest proximity vector control method the low-speed switching elements can be applied as the high-power switch in the system like GTO etc. which have low cost. It is not only impossible to construct the high efficiency system with low cost but also to get the better quality of output voltage with low-frequency switching on low-power switch element. 5) Based on the fabricated 5kw Cascade 3-phase IHCML conversion system various analysis and test are done. It can be concluded that the proposed power conversion system has the excellent characteristics. In proposed system when modulation is 0.6 or more, THD is under 5% and it is measured up the power quality criterion of industrial inverter. The efficiency is more than 90% when load is over 20% and the maximum efficiency is 94%. If the efficiency of transformer is 98%, the efficiency of inverter is 96%. It is concluded that the efficiency of proposed inverter is very good. 6) The stability and possibility of system is verified through the on-grid test with PV generation system. The on-grid PV-generation 5kw inverter is fabricated tested to confirm the possibility of its application. It can be known that the on-grid characteristics and current-control performance is excellent through the analysis on wave. And the stability of the controller in the on-grid power conversion system is verified through the protecting test of independent operation. In this paper, the low power PV-generation system of 5kw level is researched. It is obvious that the proposed power conversion system would have more advantages when it is applied to high power system. We think that this research will contribute to spread of PV or Fuel cell power system. It can also be used to construct the stable and efficient system when applied in large power system such as a railroad system, flexible AC transmission system(FACTS) and emergency generator etc.
The purpose of this paper is to develop 3-phase multi-level power conversion system for a high power on-grid PV-generation of high quality and high efficiency. The hardware configurations of inverter and switching method of software are proposed to satisfy the system. The proposed configurations of inverter are 3-phase IHCML inverter, common-arm 3-phase IHCML inverter and Cascade 3-phase IHCML inverter. In software the highest proximity vector control method using space vector is proposed. The proposed configurations of inverter and highest proximity vector control method are explained as follows. - 3-phase IHCML inverter : By using 3-phase low-frequency isolated transformers for piling the voltages in output the size of transformers can be reduced compared with using single-phase transformers. And the single DC source can be used for output is isolated by transformers. But in this configuration more switch elements are needed when output levels are increased. - Common-arm 3-phase IHCML inverter : Most of features of this type are same as the 3-phase IHCML inverter and by using the arm which decide polarity commonly of H-bridge the number of switch elements can be reduced. In this configuration when output levels are increased, the number of switch elements are decreased, but more transformers are necessary to form levels. - Cascaded 3-phase IHCML inverter By using the configuration where 2 IHCMLs which have different rate of transformers are connected in series the greatest output levels can obtained with minimum switch elements and inverter elements. By using the highest proximity vector control method using space vector the efficiency of inverter can be increased when minishing the frequency of switch in the great-capacity element and the quality of output voltage can be improved when enhancing the frequency of switch in the small-capacity element. However, in this configuration the capacity of all parts are not same because the power on each IHCML inverter is different and the design of system gets complex. - The highest proximity vector control method The highest proximity vector control method using space vector is pure programming type switching control method and the data table is unnecessary. So the memory used is minimized by using programming module and iteration method. Most programs are possible to be calculated with integer and the operation speed is very fast. The compatibility is excellent even if the output level or the configuration of inverter are changed for being based on the pure programming type. In this paper, three kinds of power conversion system are fabricated to verify the propriety of the proposed configuration and switching method as below. - 3-phase IHCML inverter using existing stage-wave modulation method - Common-arm 3-phase IHCML inverter using highest proximity vector method - Cascade 3-phase IHCML inverter using highest proximity vector method MATLAB simulation is done on three kinds of power conversion systems above and the propriety of the proposed power conversion systems is verified by fabricating the low-power prototypes. From the result it is known that the Cascade 3-phase IHCML power conversion system using the highest proximity vector control method is suitable for large power PV generation system. And the on-grid PV-generation 5kw inverter is fabricated and various tests are done to confirm the possibility of Cascade 3-phase IHCML power conversion system. It is concluded that the proposed power conversion system is stable and competitive. The results of this research are summarized as follows: 1) The inverter configuration using 3-phase isolated transformers is proposed. In the proposed configuration by using 3-phase isolated transformers the efficiency of transformer is increased and the size is reduced compared with the configuration using single-phase transformers. In this 3-phase inverter configuration the single input resource can be applied by using low-frequency transformers and the output parts need not bo be isolated. 2) The pure programming type highest proximity vector control method using space vector is proposed. In this method most programs are possible to be calculated with integer and the operation speed is very fast and the memory used is minimized by using programming module and iteration course. The compatibility is excellent for being based on the pure programming type. 3) By using the stage-wave modulation method and highest proximity vector method the power conversion system for a high power on-grid PV-generation based on proposed configuration are constructed and proposed. Based on the proposed power conversion system the performances are analyzed through the simulation and the low-power prototype. The power conversion system for a high power on-grid PV-generation can be constructed in the same way. 4) The power conversion system for a high power on-grid PV-generation is constructed. The most proper power conversion system for a high power on-grid PV-generation is the Cascade 3-phase IHCML inverter configuration with the highest proximity vector control method. The maximum output level is generated with the minimum number of elements and the configuration of system is simple. By using the highest proximity vector control method the low-speed switching elements can be applied as the high-power switch in the system like GTO etc. which have low cost. It is not only impossible to construct the high efficiency system with low cost but also to get the better quality of output voltage with low-frequency switching on low-power switch element. 5) Based on the fabricated 5kw Cascade 3-phase IHCML conversion system various analysis and test are done. It can be concluded that the proposed power conversion system has the excellent characteristics. In proposed system when modulation is 0.6 or more, THD is under 5% and it is measured up the power quality criterion of industrial inverter. The efficiency is more than 90% when load is over 20% and the maximum efficiency is 94%. If the efficiency of transformer is 98%, the efficiency of inverter is 96%. It is concluded that the efficiency of proposed inverter is very good. 6) The stability and possibility of system is verified through the on-grid test with PV generation system. The on-grid PV-generation 5kw inverter is fabricated tested to confirm the possibility of its application. It can be known that the on-grid characteristics and current-control performance is excellent through the analysis on wave. And the stability of the controller in the on-grid power conversion system is verified through the protecting test of independent operation. In this paper, the low power PV-generation system of 5kw level is researched. It is obvious that the proposed power conversion system would have more advantages when it is applied to high power system. We think that this research will contribute to spread of PV or Fuel cell power system. It can also be used to construct the stable and efficient system when applied in large power system such as a railroad system, flexible AC transmission system(FACTS) and emergency generator etc.
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