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새로운 변조방식을 사용한 단상 인버터 시스템
Single-Phase Inverter System Using New Modulation Method 원문보기

照明·電氣設備學會論文誌 = Journal of the Korean Institute of Illuminating and Electrical Installation Engineers, v.24 no.5, 2010년, pp.29 - 36  

이형주 (단국대 대학원 전자전기공학과) ,  원화영 (단국대 대학원 전자전기공학과) ,  임승범 (단국대 대학원 전기공학과) ,  홍순찬 (단국대 전자전기공학부)

초록
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본 논문에서는 새로운 변조방식을 사용한 단상 인버터 시스템을 제안한다. 제안한 시스템은 buck-boost 변환기와 인버터로 구성되며 새로운 변조방식인 PWAM(Pulse Width/Amplitude Modulation)방식을 사용하여 제어한다. PWAM방식은 PWM(Pulse Width Modulation)방식과 PAM(Pulse Amplitude Modulation) 방식이 혼합된 새로운 변조방식이며 인버터의 입력단에 위치한 buck-boost 변환기는 일정한 직류전압을 입력으로 받아 가변 직류전압으로 변환한다. 인버터는 buck-boost 변환기에서 출력된 가변 직류전압을 입력으로 하며, PWM 구간에서는 PWM 스위칭을 하고 PAM 구간에서는 인버터가 스위칭을 하지 않음으로써 정현 교류전압으로 변환한다. 제안한 PWAM방식을 사용한 단상 인버터 시스템은 PAM 구간에서 스위칭 동작을 하지 않으므로 기존의 방식에 비해 스위칭 횟수가 감소하여 스위칭 손실을 줄일 수 있다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

In this paper, we propose a single-phase inverter system using new modulation method. The proposed system is composed of a buck-boost converter and an inverter and controlled by PWAM scheme. PWAM method is a new modulation method which is the incorporation of PWM(Pulse Width Modulation) and PAM(Puls...

주제어

#Single-Phase Inverter   #PWM   #PAM   #PWAM   #Variable DC voltage  

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 논문에서는 새로운 변조방식인 PWAM방식을 사용한 단상 인버터 시스템을 제안하고 제안한 시스템의 유용성을 확인하기 위하여 시뮬레이션하였다.
  • 그림 1은 대표적인 신재생 에너지인 연료전지, 태양광, 풍력 등을 이용한 계통연계형 시스템으로서 신재생 에너지를 직류전압으로 변환한 후 인버터를 이용하여 교류전력으로 공급하고 있다. 이와 같은 신재생에너지를 이용하는 전력변환 시스템의 효율을 향상시키기 위해 본 논문에서는 새로운 변조방식인 PWAM기법을 사용한 단상 인버터 시스템을 제안한다. 제안한 시스템은 그림 1의 DC-AC 변환기로 사용할 수 있으며, 기존의 방식에 비해 스위칭 횟수를 줄여 스위칭손실을 줄이고 출력전압의 THD를 제한할 수 있다.

가설 설정

  • 이상적인 경우에는 buck-boost 변환기의 출력전압인 vbb가 그림 8 (b)와 같이 전 구간에서 왜곡이나 변형 없이 인버터의 입력전압으로 전달된다고 가정한다. 시뮬레이션 파라미터는 표 1과 같으며 buck-boost 변환기의 커패시터 Cbb의 값은 100[μF]이다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
직류전압을 입력으로 받아 정현 교류전압으로 변환하는 시스템은 어디에서 사용되고 있는가? 직류전압을 입력으로 받아 정현 교류전압으로 변환하는 시스템은 신재생 에너지를 이용하는 전력변환시스템 외에도 무정전 전원장치(Uninterruptible Power Supply) 등에 사용된다[5]. 제안한 PWAM방식은 이러한 시스템에 사용할 수 있는 변조방식으로PWM방식과 PAM방식이 혼합된 새로운 변조방식이다.
PWM방식이란 무엇인가? 직류전압을 입력으로 받아 정현 교류전압으로 변환하는 시스템은 신재생 에너지를 이용하는 전력변환시스템 외에도 무정전 전원장치(Uninterruptible Power Supply) 등에 사용된다[5]. 제안한 PWAM방식은 이러한 시스템에 사용할 수 있는 변조방식으로PWM방식과 PAM방식이 혼합된 새로운 변조방식이다. 기존의 PWM방식은 일정한 직류전압을 입력으로 받아 정현 교류전압으로 변환하는 방식으로서 한 주기의 전 구간에서 PWM 스위칭을 한다. 이에 비해 제안한 PWAM방식은 일정한 직류전압을 입력으로 받아 가변 직류전압으로 변환한 후 PWM 구간에서는 기존의 방식과 같은 방식으로 PWM 스위칭을 하고 PAM 구간에서는 PWM 스위칭을 하지 않고 스위칭 소자가 단락이나 개방상태를 유지함으로써 정현 교류전압으로 변환한다.
Buck-boost 변환기의 출력전압이 왜곡되는 것을 막기 위하여 PWM을 어떻게 운용하면 되는가? Buck-boost 변환기의 출력전압 vbb가 왜곡되는 원인은 buck-boost 변환기 출력단의 커패시터 Cbb로 인해 vbb가 출력전압의 지령값을 따라가지 못하고 지연 되기 때문이다. 이를 해결하는 방법으로 시간 지연이 발생하는 PAM 구간 후반부를 추가로 PWM 스위칭 하는 방법과 Cbb의 값을 줄이는 방법을 생각할 수 있다. PAM 구간 후반부를 PWM 스위칭하면 PWM 구간의 증가로 인해 스위칭 횟수가 증가되므로 제안한 PWAM방식의 장점이 감소되면서도 여전히 vbb , vo , vL 의 파형이 왜곡된다는 단점이 있다.
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참고문헌 (7)

  1. 유태식, 배영상, 최세완, 김효성, “연속적인 운전모드의 전환을 위한 계통연계형 인버터의 간접전류 제어기법”, 전력전자학회 논문지, 제11권, 제1호, pp.72～78, 2006. 2. 

  2. 유택빈, 성낙규, 강승욱, 이승환, 이훈구, 한경희, “태양광발전시스템을 위한 단상 PWM 전압형 인버터”, 대한전기학회 하계학술대회 논문집 A, pp. 443-445, 1995. 7. 

  3. 박정욱, 이수원, 이성룡, “계통연계 분산전원시스템”, 전력전자학회 학회지, 제11권, 제5호, pp.46～50, 2006. 10. 

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  4. 정상민, 배영상, 유태식, 최세완, 김효성, “가정용 연료전지 발전 시스템을 위한 단상 계통연계형 인버터”, 전력전자학회 논문지, 제12권, 제1호, pp. 81-88, 2007. 2. 

  5. 이성룡, 이수원, 고성훈, 강대업, “UPS를 고려한 계통연계 전류제어형 인버터 시스템”, 대한전기학회 하계학술대회 논문집 B, pp. 992-993, 2006. 7. 

  6. 홍순찬, 전희종, 백형래, 원충연, 전력전자공학, 도서출판 인터비젼, 2005. 

  7. 백수현, 김영석, 김희준, 전력전자공학, 교보문고, 2005. 

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