본 논문에서는 모듈형 멀티레벨 컨버터의 효율적인 운전 방법에 대해 기술한다. 먼저 예비 모듈을 출력전압 레벨 형성에 참여시킴으로써 얻을 수 있는 장점에 대해 살펴보고, 예비 모듈의 출력전압 레벨 형성 중에 전압 형성 모듈의 고장 발생 시 운전 방법을 소개한다. 또한, MMC의 출력전압을 형성하기 위한 모듈레이션 기법을 크게 ...
본 논문에서는 모듈형 멀티레벨 컨버터의 효율적인 운전 방법에 대해 기술한다. 먼저 예비 모듈을 출력전압 레벨 형성에 참여시킴으로써 얻을 수 있는 장점에 대해 살펴보고, 예비 모듈의 출력전압 레벨 형성 중에 전압 형성 모듈의 고장 발생 시 운전 방법을 소개한다. 또한, MMC의 출력전압을 형성하기 위한 모듈레이션 기법을 크게 Staircase 방식과 PWM 방식으로 구분하여, 시뮬레이션을 통해 Staircase 방식인 NLC(Nearest Level Control), SHE(Selected Harmonic Elimination)과 PWM 방식인 LSC(Level-Shifted MultiCarrier), PSC(Phase-Shifted MultiCarrier)의 특성을 비교/검토하였다. 그리고 레벨 모듈형 멀티레벨 컨버터는 기존 방식으로 동작하는 레벨 모듈형 멀티레벨 컨버터에 비해 서브모듈 커패시터 평균 전압이 낮게 동작하는데, 이러한 동작 특성을 이용하여 평균 스위칭 주파수를 저감시키기 위한 방법으로 연속 스위칭 회피 NLC 방식, 스위칭 주파수 조정 NLC 방식, 최대 맥동전압 제한 NLC 방식을 적용하여 운전하는 방법에 대해 소개한다. 본 논문에서 제안하는 스위칭 저감 방법은 예비 모듈의 출력전압 레벨 형성에 따른 서브모듈 커패시터 평균 전압의 저감 동작을 이용한다. 예비 모듈의 출력전압 레벨 형성을 통해 서브모듈 커패시터의 평균 전압을 저감시키고 이에 따라 제안하는 모듈형 멀티레벨 컨버터( 레벨)의 서브모듈 커패시터 허용 가능 맥동률은 증가한다. 서브모듈 커패시터의 맥동률은 스위칭 주파수에 반비례하는데, 증가된 허용 가능 맥동률로 동작하도록 평균 스위칭 주파수를 저감하여 운전할 수 있다. 또한 제안하는 스위칭 저감 방법에서는 서브모듈 커패시터 전압의 동작 제한 값을 설정하여 스위칭 주파수의 저감 또는 서브모듈 커패시터의 용량 저감에 따른 맥동전압 증가 시 서브모듈 커패시터의 전압이 제한 값을 넘지 않도록 추가적인 스위칭 동작을 추가하여 시스템의 동작 안정성을 확보하였다. 서브모듈 커패시터 전압의 동작 제한 값의 설정에 따라 제안하는 모듈형 멀티레벨 컨버터( 레벨)에서 고장 모듈이 발생하여 서브모듈 커패시터의 평균 전압이 상승하더라도 서브모듈 커패시터 전압의 동작 제한 값에 의해 추가적인 스위칭이 증가하여 서브모듈 커패시터의 맥동률이 저감되어 안정적인 동작의 연속성이 보장된다. 본 논문에서는 위에서 기술한 내용들의 검증을 위해 1000V의 직류단 전압, 암당 서브모듈의 개수가 12개인 10kVA급 모듈형 멀티레벨 컨버터를 시뮬레이션 모의하여 결과를 분석하였다. 또한 시뮬레이션과 동일한 파라미터로 하드웨어를 제작하여 그 결과를 통해 타당성을 검증하였다.
본 논문에서는 모듈형 멀티레벨 컨버터의 효율적인 운전 방법에 대해 기술한다. 먼저 예비 모듈을 출력전압 레벨 형성에 참여시킴으로써 얻을 수 있는 장점에 대해 살펴보고, 예비 모듈의 출력전압 레벨 형성 중에 전압 형성 모듈의 고장 발생 시 운전 방법을 소개한다. 또한, MMC의 출력전압을 형성하기 위한 모듈레이션 기법을 크게 Staircase 방식과 PWM 방식으로 구분하여, 시뮬레이션을 통해 Staircase 방식인 NLC(Nearest Level Control), SHE(Selected Harmonic Elimination)과 PWM 방식인 LSC(Level-Shifted MultiCarrier), PSC(Phase-Shifted MultiCarrier)의 특성을 비교/검토하였다. 그리고 레벨 모듈형 멀티레벨 컨버터는 기존 방식으로 동작하는 레벨 모듈형 멀티레벨 컨버터에 비해 서브모듈 커패시터 평균 전압이 낮게 동작하는데, 이러한 동작 특성을 이용하여 평균 스위칭 주파수를 저감시키기 위한 방법으로 연속 스위칭 회피 NLC 방식, 스위칭 주파수 조정 NLC 방식, 최대 맥동전압 제한 NLC 방식을 적용하여 운전하는 방법에 대해 소개한다. 본 논문에서 제안하는 스위칭 저감 방법은 예비 모듈의 출력전압 레벨 형성에 따른 서브모듈 커패시터 평균 전압의 저감 동작을 이용한다. 예비 모듈의 출력전압 레벨 형성을 통해 서브모듈 커패시터의 평균 전압을 저감시키고 이에 따라 제안하는 모듈형 멀티레벨 컨버터( 레벨)의 서브모듈 커패시터 허용 가능 맥동률은 증가한다. 서브모듈 커패시터의 맥동률은 스위칭 주파수에 반비례하는데, 증가된 허용 가능 맥동률로 동작하도록 평균 스위칭 주파수를 저감하여 운전할 수 있다. 또한 제안하는 스위칭 저감 방법에서는 서브모듈 커패시터 전압의 동작 제한 값을 설정하여 스위칭 주파수의 저감 또는 서브모듈 커패시터의 용량 저감에 따른 맥동전압 증가 시 서브모듈 커패시터의 전압이 제한 값을 넘지 않도록 추가적인 스위칭 동작을 추가하여 시스템의 동작 안정성을 확보하였다. 서브모듈 커패시터 전압의 동작 제한 값의 설정에 따라 제안하는 모듈형 멀티레벨 컨버터( 레벨)에서 고장 모듈이 발생하여 서브모듈 커패시터의 평균 전압이 상승하더라도 서브모듈 커패시터 전압의 동작 제한 값에 의해 추가적인 스위칭이 증가하여 서브모듈 커패시터의 맥동률이 저감되어 안정적인 동작의 연속성이 보장된다. 본 논문에서는 위에서 기술한 내용들의 검증을 위해 1000V의 직류단 전압, 암당 서브모듈의 개수가 12개인 10kVA급 모듈형 멀티레벨 컨버터를 시뮬레이션 모의하여 결과를 분석하였다. 또한 시뮬레이션과 동일한 파라미터로 하드웨어를 제작하여 그 결과를 통해 타당성을 검증하였다.
I am going to address about the method of efficient operating for the Modular Multi-level Converter. Let's see the pros from letting the redundancy module participate in forming the level of output voltage. Also, I am going to introduce the method of experimental running when the malfunction of ...
I am going to address about the method of efficient operating for the Modular Multi-level Converter. Let's see the pros from letting the redundancy module participate in forming the level of output voltage. Also, I am going to introduce the method of experimental running when the malfunction of voltage forming module happens when it is middle of forming the voltage level of redundancy module. Moreover, I am going to deal with the separation of Staircase modulation method and PWM modulation method in order to form the output voltage of MMC. By performing the simulation, I compared and examined the attributes of the NLC(Nearest Level Control), SHE(Selected Harmonic Elimination) which are the Staircase method and LSC(Level-Shifted MultiCarrier), PSC(Phase-Shifted MultiCarrier) which are the PWM method. On this paper, I suggest the way of switching lowing Method if the module formed Modular Multi-level Converter is applied to the high voltage direct current transmit system. Modular Mult-ilevel Converter has lots of advantages since it is a system which is maximized the structure of modulation which can approve the Economics and the running duration. However, since the number of module for transmitting high direct current gets increased proportionally with the increasing of the voltage, It is essential to come up with a proper way to lowering the average switching frequency for each semiconductor in order to run efficiently. A method of switching lowering, I suggested on this paper, uses the operation of lowering sub-module average capacity followed by forming a output voltage level of redundancy module. By forming a output voltage level of redundancy module, it can decrease the average currency of sub-module capacitor. Thus, the suggested Modular Multi-level Converter(N+R+1 level)'s allowable sub-module capacitor voltage-ripple is increasing. The voltage-ripple of sub-module capacitor is in inverse proportion with switching frequency. And it is possible to run with decreased average switching frequency with the increased allowable voltage-ripple. Morever, in the way of switching decreasing method, I approved the sub-module capacitor voltage and decreasing of switching frequency do not over-limit by setting the limitation of sub-module capacitor voltage and adding extra switching in order to get system reliability. The reliable duration of running can be approved by decreasing sub-module capacitor voltage-ripple by increasing extra switching followed by the limitation of running capacitor voltage of sub-module capacitor even it has a malfunction of increasing average of sub-module capacitor currency in Modular Multi-level Converter(N+R+1 level) which is suggested by the setting of limitation for sub-module capacitor running voltage. On this paper, I studied about the consequences of the simulation in order to examine the contents which I already have introduced. For this examination, 100V voltage of direct current, 10kVA Modular Multi-level Converter which has 12 sub-module per arm were used for the simulation. Also, I could examine the reliability of consequences by building a hardware with the same parameter which was applied in the simulation.
I am going to address about the method of efficient operating for the Modular Multi-level Converter. Let's see the pros from letting the redundancy module participate in forming the level of output voltage. Also, I am going to introduce the method of experimental running when the malfunction of voltage forming module happens when it is middle of forming the voltage level of redundancy module. Moreover, I am going to deal with the separation of Staircase modulation method and PWM modulation method in order to form the output voltage of MMC. By performing the simulation, I compared and examined the attributes of the NLC(Nearest Level Control), SHE(Selected Harmonic Elimination) which are the Staircase method and LSC(Level-Shifted MultiCarrier), PSC(Phase-Shifted MultiCarrier) which are the PWM method. On this paper, I suggest the way of switching lowing Method if the module formed Modular Multi-level Converter is applied to the high voltage direct current transmit system. Modular Mult-ilevel Converter has lots of advantages since it is a system which is maximized the structure of modulation which can approve the Economics and the running duration. However, since the number of module for transmitting high direct current gets increased proportionally with the increasing of the voltage, It is essential to come up with a proper way to lowering the average switching frequency for each semiconductor in order to run efficiently. A method of switching lowering, I suggested on this paper, uses the operation of lowering sub-module average capacity followed by forming a output voltage level of redundancy module. By forming a output voltage level of redundancy module, it can decrease the average currency of sub-module capacitor. Thus, the suggested Modular Multi-level Converter(N+R+1 level)'s allowable sub-module capacitor voltage-ripple is increasing. The voltage-ripple of sub-module capacitor is in inverse proportion with switching frequency. And it is possible to run with decreased average switching frequency with the increased allowable voltage-ripple. Morever, in the way of switching decreasing method, I approved the sub-module capacitor voltage and decreasing of switching frequency do not over-limit by setting the limitation of sub-module capacitor voltage and adding extra switching in order to get system reliability. The reliable duration of running can be approved by decreasing sub-module capacitor voltage-ripple by increasing extra switching followed by the limitation of running capacitor voltage of sub-module capacitor even it has a malfunction of increasing average of sub-module capacitor currency in Modular Multi-level Converter(N+R+1 level) which is suggested by the setting of limitation for sub-module capacitor running voltage. On this paper, I studied about the consequences of the simulation in order to examine the contents which I already have introduced. For this examination, 100V voltage of direct current, 10kVA Modular Multi-level Converter which has 12 sub-module per arm were used for the simulation. Also, I could examine the reliability of consequences by building a hardware with the same parameter which was applied in the simulation.
주제어
#NCL 모듈레이션 스위칭 주파수 모듈형 멀티레벨 컨버터 NLC(Nearest Level Control)
학위논문 정보
저자
유승환
학위수여기관
명지대학교 대학원
학위구분
국내석사
학과
전기공학과
지도교수
한병문
발행연도
2015
총페이지
viii, 76 p.
키워드
NCL 모듈레이션 스위칭 주파수 모듈형 멀티레벨 컨버터 NLC(Nearest Level Control)
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