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불평형 전원 조건에서 MMC 기반 HVDC 시스템 순환전류에 관한 연구
A Study of Circulating Current in MMC based HVDC System under an Unbalanced Grid Condition 원문보기

전기학회논문지 = The Transactions of the Korean Institute of Electrical Engineers, v.64 no.8, 2015년, pp.1193 - 1201  

도원석 (Dept. of Electrical Engineering Hanyang University) ,  김시환 (Dept. of Electrical Engineering Hanyang University) ,  김태진 (Living & Energy R&D Center, LG Electronics) ,  김래영 (Dept. of Electrical and Biomedical Engineering Hanyang University)

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

This paper presents a study of circulating current of modular multi-level converter (MMC) based a high voltage direct current (HVDC) system under unbalanced grid conditions. Due to the connection of a dependent DC source in each phase, the MMC system inherently generates the power ripple of double-l...

주제어

#Circulating current   #Modular multi-level converter (MMC)   #High voltage direct current (HVDC)  

AI 본문요약
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문제 정의

  • 그러나 MMC 는 구조적으로 DC-link 전압을 독립적으로 구성하는 단상 인버터가 병렬로 연결된 구조로 DC-link를 공유하는 기존 컨버터 시스템에서 적용되어온 전력 관계식으로부터 유도된 수학적 모델링 방법은 불평형 전원 조건에서 발생되는 다양한 성분의 순환 전류와 일치하지 않는다. 따라서 개별 상마다 독립적인 직류 전원으로 구성된 MMC 내부 암 전력을 고려하여 순환전류의 수학적 모델링 방법을 제안한다. 이 방법은 불평형 전원 조건하에 존재하는 다양한 순환전류 성분들의 발생 원인을 밝히고 해석할 수 있다.
  • 그러나 MMC 시스템은 구조적으로 DC-link 전압이 독립적으로 구성된 단상 인버터가 병렬로 연결된 구조로, DC-link 전압을 공유하는 기존 컨버터 시스템에 적용되는 직류측과 계통측 전력 관계식으로부터 유도된 순환 전류의 수학적 모델링 방법은 불평형 전원 조건 시 MMC 시스템에서 발생되는 순환전류를 설명할 수 없다. 따라서 본 논문에서는 각 상의 내부 암 전력을 기반으로 한 개선된 순환전류 모델링 방법을 제안하였다. 제안한 해석 방법을 통해 불평형 전원 조건에서 나타나는 다양한 순환전류 성분들의 발생 원인을 밝혔으며 본 논문의 유효성은 시뮬레이션 결과를 통하여 입증하였다.
  • 본 논문에서는 개별 상마다 독립된 전원을 가진 MMC 내부암 전력을 이용한 개선된 순환전류 모델링을 제안한다. 불평 형 전원 조건에서 각 상의 상단과 하단 암 전압은 식 (24)와 같이 나타낼 수 있다.
  • 본 논문에서는 단상 지락(Single Line Ground, SLG) 사고 시불 평형 전원 조건에서 전력 제어기법에 따른 순환전류의 분석 및 제어 방법을 제안한다. 기존의 순환전류 해석 방법은 직류 측과 계통 측의 전력 관계식으로부터 유도되었다[8]-[9].
  • 본 논문은 불평형 전원 조건에서 MMC 기반 HVDC 시스템에 적용 가능한 새로운 순환전류 해석 및 제어에 관한 연구이다. 불평형 전원 조건 시 기존 순환전류 해석은 직류측과 계통측의 전력 관계식으로부터 유도되었다.
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참고문헌 (14)

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  2. A. Lesnicar and R. Marqurdt, " A new modular voltage source inverter topology," in Proc. EPE, vol. 3, pp. 2-4, 2003. 

  3. Q. Tu, Z. Xu, H. Huang, and J. Zhang, “Parameter design principle of the arm inductor in modular multilevel converter based HVDC,” in Proc. Int. Conf. Power Syst. Technol, pp. 1-6, 2010. 

  4. Qingrui Tu, Zheng Xu, Jing Zhang, “Circulating current suppressing controller in modular multilevel converter,” IECON 2010–36 th Annu. Conf. IEEE Ind. Electron. Soc., pp. 3198-3202, 2010. 

  5. Q. Tu, Z. Xu, and L.Xu, “Reduced switching-frequency modulation and circulating current suppression for modular multilevel converters,” IEEE Trans. Power Del. Vol. 26, No. 3, pp. 2009-2017, 2011. 

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  7. Quingrui Tu, Zheng Xu, Yong Chang, and Li Guan, “Suppressing DC Voltage Ripples of MMC-HVDC Under Unbalanced Grid Conditions,” IEEE Trans. Power Del, Vol. 27, No. 3, pp. 1332-1338, 2012. 

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  8. S. Li, X. Wang, Z. Yao, T. Li and Z. Peng, “Circulating Current Suppressing Strategy for MMC-HVDC Based on Non-Ideal Proportional Resonant Controllers Under Unbalanced Grid Conditions,” IEEE Trans. Power Del., vol. pp, no. 99, pp. 1, 2014. 

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  9. M. Guan and Z. Xu, “Modeling and control of a modular multilevel converter-based HVDC system under unbalanced grid conditions,” IEEE Trans. Power Electron., vol. 27, no. 12, pp. 4858-4867, Dec. 2012. 

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  10. A. Antonopoulos, L. Angquist, and H. P. Nee, “On dynamics and voltage control of the modular multilevel converter,” in proc. Eur. Conf. Power Electron. Appl., Barcelona, Spain, 2009, pp. 1-10. 

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  12. J.-W. Moon, C.-S. Kim, J.-W. Park, D.-W. Kang, and J.-M. Kim, “Circulating current control in MMC under the unbalanced voltage,” IEEE Trans. Power Del., vol. 28, no. 3, pp. 1952-1959, Jul. 2013. 

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  13. H. Song and K. Nam, “Dual current control scheme for PWM converter under unbalanced input voltage conditions,” IEEE Trans. Ind. Electron., vol. 46, no.5, pp. 953-959, Oct. 1999. 

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  14. M. Guan and Z. Xu, “Control and modulation strategies for modular multilevel converter based HVDC system,” in Proc. 37 th Annu. Conf. IEEE Ind. Electron. Soc., Nov., 2011, pp 849-854. 

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