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멀티레벨 PWM 컨버터의 부하분담 PWM 방식 연구
A Study On The Load Sharing PWM Method For Multi-level Converter 원문보기

한국정보전자통신기술학회논문지 = Journal of Korea institute of information, electronics, and communication technology, v.10 no.6, 2017년, pp.529 - 534  

안준선 (Department of Electrical Engineering, Osan university)

초록
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본 논문에서는 스마트그리드의 핵심 설비 중 하나인 반도체 응용 고주파 변압의 개발을 위한 PWM 컨버터의 PWM 생성 방식과 그 구현에 관한 논문으로, H-bridge의 cascade 방식으로 구성된 PWM 컨버터의 경우 각 H-bridge간의 전압 balancing이 항상 이슈로 대두되는 바, 이러한 불균형은 대부분의 경우 각 H-bridge에 부가되는 스위칭 부하가 각각 균형적으로 분포되는 것이 불가능하기 때문에 발생하는 것으로 이를 해결하기 위해 종래의 경우 스위칭 패턴에 복잡한 리던던시를 추가하여 해결 하였으나, 본 논문에서 적용하는 방법은 이러한 리던던시가 불필요해 제어기의 부담을 저감할 수 있다. 본 논문에서는 이러한 자동부하분담 PWM 방식(ALB-PWM)의 실 구현에 관하여 논하였다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

In this paper, the implementation of proposed Automatic Load Balanced (ALB) PWM generation method is discussed. The conventional PWM generation method for cascade type H-bridge PWM converter causes the unbalance between each H-bridge converter, therefore the complex redundancy is required for the ba...

주제어

#intelligent universal transformer   #solid-state transformer   #multi-level converter  

AI 본문요약
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* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

  • 본 연구에서는 스마트그리드 배전계통의 핵심 설비 중 하나인 반도체 응용 고주파 변압기의 설계 자유도증대를 위한 ALB-PWM 구동 방식을 제안하고 실 구현시에 발생할 수 있는 여러 부하불균형 조건들에 대해서 컴퓨터 시뮬레이션을 통한 구동방식의 강인성을 확인하였다. 그 결과 본 연구에서 제안한 PWM 구동 방식의 강인성을 확인할 수 있었고, 본 제안 방식이 실 시스템에 구현 가능할 것으로 판단할 수 있었다.

가설 설정

  • 순간정전 및 전압강하 기준을 고려하여, 불균형 전압은 정격전압의 30% 전압강하를 가정 하였으며, 500㎳ 동안 지속되는 것으로 설정하고 시뮬레이션을 수행하였다. 그 결과 불균형 전압 인가 후 정상상태 도달 시 까지 약 480㎳가 소요되었다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
미국 전력기술연구소에서 진행되는 연구는? 스마트그리드의 보급과 함께 배전망의 지능화 및 고도화를 위한 각종 전력 기기 및 설비들이 지속적으로 연구되고 개발되어 보급되고 있으며, 지능형 다기능 변압기(Intelligent Universal Transformer, IUT) 역시 관련 기술 연구가 활발하게 진행되고 있다.[1∼3] 특히 미국 전력기술연구소(EPRI)에서의 연구가 활발하여 IUT를 실 구현하기 위한 실증 연구가 진행되어 왔으며, Lai, Huang 등에 의한 실제 프로토타입의 개발까지 완료되어 있는 실정이다.[4∼8] 하지만 이들의 연구는 기본적으로 IUT를 위해 특수 제작된 반도체 소자(super GTO)를 사용하는 것을 전제로 하기 때문에, 일반적으로 적용하기는 어려운 측면이 있어 널리 활용되기는 어려운 측면이 있다.
스마트그리드 보급에 따른 발전상은? 스마트그리드의 보급과 함께 배전망의 지능화 및 고도화를 위한 각종 전력 기기 및 설비들이 지속적으로 연구되고 개발되어 보급되고 있으며, 지능형 다기능 변압기(Intelligent Universal Transformer, IUT) 역시 관련 기술 연구가 활발하게 진행되고 있다.[1∼3] 특히 미국 전력기술연구소(EPRI)에서의 연구가 활발하여 IUT를 실 구현하기 위한 실증 연구가 진행되어 왔으며, Lai, Huang 등에 의한 실제 프로토타입의 개발까지 완료되어 있는 실정이다.
미국 전력기술연구소에서 한 연구의 한계점은? [1∼3] 특히 미국 전력기술연구소(EPRI)에서의 연구가 활발하여 IUT를 실 구현하기 위한 실증 연구가 진행되어 왔으며, Lai, Huang 등에 의한 실제 프로토타입의 개발까지 완료되어 있는 실정이다.[4∼8] 하지만 이들의 연구는 기본적으로 IUT를 위해 특수 제작된 반도체 소자(super GTO)를 사용하는 것을 전제로 하기 때문에, 일반적으로 적용하기는 어려운 측면이 있어 널리 활용되기는 어려운 측면이 있다. Ahn 등의 연구에 의해 기존의 PWM 생성 방식이 갖는 한계-odd number cascade type PWM 컨버터만 구성할 수 있는 한계-를 극복하기 위한 노력이 이루어져 왔으며, 기본적인 연구 모델을 구성하여 그 가능성 확인한 바 있다.
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참고문헌 (11)

  1. M. Kang, P. N. Enjeti, and I. J. Pitel, "Analysis and design of electronic transformers for electric power distribution system," IEEE Trans. on Power Electronics, vol. 14, no.6, pp. 1133-1141, Nov. 1999. 

    상세보기 crossref

  2. E.R. Ronan, S.D. Sudhoff, S.F. Glover, and D.L. Galloway, "A power electronic-based distribution transformer," IEEE Trans. Power Delivery., vol.17, pp. 537-543, April 2002. 

    상세보기 crossref

  3. H. Iman-Eini, Sh. Farhangi, "Analysis and Design of Power Electronic Transformer for Medium Voltage Levels," in proc. IEEE PESC conf., pp. 843-847, June 2006. 

  4. J.S. Lai, A. Maitra, A. Mansoor, F. Goodman, "Multilevel intelligent universal transformer for medium voltage applications," in Proc. IEEE IAC conf., Vol. 3, pp. 1893-1899, October 2005. 

  5. A. Maitra, A. Sundaram, M. Gandhi, S. Bird, S. Doss, "Intelligent Universal Transformer Design and Applications," Proceeding of 20th International Conference on Electricity Distribution, paper no. 1032, June, 2009. 

  6. Development of a New Multilevel Converter-Based Intelligent Universal Transformer: Design Analysis (EPRI, Palo Alto, CA: 2004. TR1002159), 2004. 

  7. X. Huang, et. Al, "Comparisons of 6.5kV 25A Si IGBT and 10-kV SiC MOSFET in Solid-State Transformer Application," Energy Conversion Congress and Exposition( ECCE), Sept., 2010. 

  8. H. Joo, "A Study on the Development of Power Converter for 3.3kV, 15kVA. Single-phase Solid-state Transformer Using Microprocessor", ICEE-A174, ICEE 2011 

  9. J.S. Ahn, "A Study on the Development of Power Converter for 6.6kV, 30kVA Single-phase Solid-state Transformer using Microprocessor, 18th International Symposium on High Voltage Engineering, p512, Aug., 2013. 

  10. J. Ahn, " A Study on the Characteristics of Cascade PWM Converter for IUT," Journal of KIIECT, Vol. 6, No 3, pp135-140, 2013. 

  11. IEC61000-4-11 Electromagnetic compatibility(EMC) Part 4-11: Testing and mea surement techniques- Voltage dips, short interrupts and voltage variations immunity tests 

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