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3-레벨 인버터 토폴로지는 스위칭 소자 스펙의 불일치, DC-Link와 연결되어 있는 2개의 커패시터의 제작 허용 오차 등으로 커패시터 전압이 동일하지 않은 문제를 가지고 있어 2개의 커패시터가 연결된 ...

3-레벨 인버터 토폴로지는 스위칭 소자 스펙의 불일치, DC-Link와 연결되어 있는 2개의 커패시터의 제작 허용 오차 등으로 커패시터 전압이 동일하지 않은 문제를 가지고 있어 2개의 커패시터가 연결된 중성점 전압이 불균형해지는 문제가 발생한다. 이러한 문제가 지속되면 인버터 출력전압의 리플이 발생하여 인버터 성능이 좋지 않고 커패시터와 스위칭 소자의 고장을 야기할 수 있다. 따라서 2개의 커패시터 전압이 균등해질 수 있도록 제어가 필요하다.
본 논문에서는 공간 벡터 변조 방식 (Space Vector Pulse Width Modulation)을 이용해서 각 Sector에서 region의 스위칭 시퀀스의 스위칭 상태 인가시간에 α의 시간을 추가하여 커패시터 전압 제어 기법을 제안한다. 각 sector당 region에서 α의 시간을 계산하고 커패시터 전압이 균등해지는 원리와 이론적 타당성을 설명하였다. 또한 제안한 알고리즘을 적용하여 전력전자 시스템 해석 도구인 PSIM을 이용하여 시뮬레이션을 하였다. 제안한 커패시터 전압 제어 알고리즘은 각각의 파형에 따른 성능을 분석하고 제안한 알고리즘의 유효성을 검증하였다.3-레벨 인버터 토폴로지는 스위칭 소자 스펙의 불일치, DC-Link와 연결되어 있는 2개의 커패시터의 제작 허용 오차 등으로 커패시터 전압이 동일하지 않은 문제를 가지고 있어 2개의 커패시터가 연결된 중성점 전압이 불균형해지는 문제가 발생한다. 이러한 문제가 지속되면 인버터 출력전압의 리플이 발생하여 인버터 성능이 좋지 않고 커패시터와 스위칭 소자의 고장을 야기할 수 있다. 따라서 2개의 커패시터 전압이 균등해질 수 있도록 제어가 필요하다.
본 논문에서는 공간 벡터 변조 방식 (Space Vector Pulse Width Modulation)을 이용해서 각 Sector에서 region의 스위칭 시퀀스의 스위칭 상태 인가시간에 α의 시간을 추가하여 커패시터 전압 제어 기법을 제안한다. 각 sector당 region에서 α의 시간을 계산하고 커패시터 전압이 균등해지는 원리와 이론적 타당성을 설명하였다. 또한 제안한 알고리즘을 적용하여 전력전자 시스템 해석 도구인 PSIM을 이용하여 시뮬레이션을 하였다. 제안한 커패시터 전압 제어 알고리즘은 각각의 파형에 따른 성능을 분석하고 제안한 알고리즘의 유효성을 검증하였다.

Abstract ▼ AI-Helper

3-level inverters have been applied to many industrial sites due to their higher operating efficiency and excellent harmonic characteristics. Meanwhile, 3-level inverters show a problem that the voltages of the two capacitors provided in the dc-link are not equivalent to each other. This unbalanced ...

3-level inverters have been applied to many industrial sites due to their higher operating efficiency and excellent harmonic characteristics. Meanwhile, 3-level inverters show a problem that the voltages of the two capacitors provided in the dc-link are not equivalent to each other. This unbalanced condition might provoke a failure of the 3-level inverter system. Therefore, the balancing of the two capacitor voltages should be confirmed under all the operating region. In this paper, we use the space vector modulation method to reduce the capacitor voltage difference within a limited value. The time intervals of small voltage vectors are adjusted so that the capacitor voltage difference could be eliminated within a single switching period. This proposed algorithm illustrates that the two capacitor voltages are equally balanced under the modulation index and load power factor variation.3-level inverters have been applied to many industrial sites due to their higher operating efficiency and excellent harmonic characteristics. Meanwhile, 3-level inverters show a problem that the voltages of the two capacitors provided in the dc-link are not equivalent to each other. This unbalanced condition might provoke a failure of the 3-level inverter system. Therefore, the balancing of the two capacitor voltages should be confirmed under all the operating region. In this paper, we use the space vector modulation method to reduce the capacitor voltage difference within a limited value. The time intervals of small voltage vectors are adjusted so that the capacitor voltage difference could be eliminated within a single switching period. This proposed algorithm illustrates that the two capacitor voltages are equally balanced under the modulation index and load power factor variation.

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