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오프셋 전압을 이용한 계통 연계형 3상 3레벨 T-type 태양광 PCS의 중성점 전압 불평형 보상
Compensation of Unbalanced Neutral Voltage for Grid-Connected 3-Phase 3-Level T-type Photovoltaic PCS Using Offset Voltage 원문보기

한국태양에너지학회 논문집 = Journal of the Korean Solar Energy Society, v.37 no.6, 2017년, pp.1 - 12  

박관남 (광운대학교 로봇학과) ,  최익 (광운대학교 로봇학과) ,  최주엽 (광운대학교 전기공학과) ,  이영권 (금비전자)

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

The DC link of Grid-Connected 3-Phase 3-Level T-type Photovoltaic PCS (PV-PCS) consists of two series connected capacitors for using their neutral voltage. The mismatch between two capacitor characteristics and transient states happened in load change cause the imbalance of neutral voltage. As a res...

주제어

#태양광 PCS   #3-레벨 T-type 인버터   #중성점 전압 불평형 보상   #오프셋 전압   #공간 벡터 전압 변조  

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 논문에선 3레벨 T-type PCS의 중성점 전압 불평형의 수학적 모델을 제시하고, 오프셋 전압 주입을 이용한 보상 제어기 설계 방법을 설명하였다. 중성점 전압 불평형 보상 제어기를 적용하기 전, 중성점 불평형이 발생되고 출력 상전류에 왜곡이 생기는 문제가 있었다.

가설 설정

  • 는 Table 2와 같이 Large, Zero 벡터는 0이므로 커패시터 전압 변화에 아무런 영향을 주지 않지만 Medium 벡터와 small 벡터는 중성점에 흐르는 전류가 존재하므로 커패시터 전압에 영향을 준다. 그러나 #의 위상이 한주기가 지났을 때 평균적으로 중성점 전류가 0으로 수렴한다고 가정하여 중간의 Medium 벡터와 small 벡터의 영향을 무시할 수 있다. 따라서 오직 양 끝의 P-type, N-type small 벡터가 인가될 때 흐르는 중성점 전류 iN에 의해 중성점 전압이 결정된다고 볼 수 있다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
PV-PCS는 어떻게 구성되어있는가? 계통연계형 태양광 전력 변환 장치(PV-PCS, PhotoVoltaic-Power Conditioning System)는 태양전지로부터 얻은 전력을 변환하여 계통으로 전달해 준다. 일반적으로 PV-PCS는 태양 전지의 최대 전력점 추종(MPPT, Maximum Power Point Tracking)을 위한 승압형 DC-DC 컨버터와 DC 전력을 3상 계통 AC 전력으로 변환하기 위한 인버터로 구성되어 있다. 최근 전력 손실을 줄이는 동시에 높은 전력 품질을 얻기 위하여 Fig.
계통연계형 태양광 전력 변환 장치는 어떤 역할을 하는가? 계통연계형 태양광 전력 변환 장치(PV-PCS, PhotoVoltaic-Power Conditioning System)는 태양전지로부터 얻은 전력을 변환하여 계통으로 전달해 준다. 일반적으로 PV-PCS는 태양 전지의 최대 전력점 추종(MPPT, Maximum Power Point Tracking)을 위한 승압형 DC-DC 컨버터와 DC 전력을 3상 계통 AC 전력으로 변환하기 위한 인버터로 구성되어 있다.
Min-Max 법을 적용한 공간 벡터 전압 변조 방법은 총 몇개의 전압 벡터가 존재하는가? 본 논문에서는 3레벨 인버터의 PWM 기법으로 Min-Max 법을 적용한 공간 벡터 전압 변조 방법(SVPWM, Space Vector Pulse Width Modulation)을 사용하여 오프셋 전압을 주입하는 중성점 전압 불평형 보상 방법을 제안한다. Min-Max 법이 적용된 SVPWM은 총 27개의 전압 벡터가 존재한다. 각 전압 벡터가 3레벨 T-type 인버터에 인가될 때 중성점에 흐르는 전류 iN은 인가된 전압 벡터에 의해 결정된다14).
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참고문헌 (15)

  1. Nabae, A., Takahashi, I., and Akagi, H., A New Neutral-point-clamped PWM Inverter, IEEE Trans. Ind. Appl., Vol. IA-17, No. 5, pp. 518-523, 1981. 

    상세보기 crossref

  2. Rodriguez, J., Bernet, S., Steimer, P. K., and Lizama, I. E., A Survey on Neutral-point-clamped Inverters, IEEE Trans. Ind. Electron., Vol. 57, No. 7, pp. 2219-2230, 2010. 

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  3. Franquelo, L. G., Rodriguez, J., Leon, J. I., Kouro, S., Portillo, R., and Prats, M. M., The Age of Multilevel Converters Arrives, IEEE Ind. Electron. Mag., Vol. 2, No. 2, pp. 28-39, 2008. 

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  4. Celanovic, N. and Boroyevich, D., A Comprehensive Study of Neutral-point Voltage Balancing Problem in Three-level neutral-point-clamped Voltage Source PWM Inverter, IEEE Trans, Power Electron, Vol. 15, No. 2, March 2000. 

  5. McGrath, B. P. and Homes, D. G., Multicarrier PWM Strategies for Multilevel Inverters, IEEE Trans, Industrial Electronics, Vol. 49, No. 4, Aug 2002. 

  6. Newton, C., Sumner, M., Neutral Point Control for Multi-level Inverters: Theory, Design and Operational limitations, in Proc. Ind. Appl. Soc. (IAS), Vol. 2, pp. 1336-1343, 1997. 

  7. Lee, Y. H., Kim, R. Y., and Hyum, D. S., A Novel SVPWM Strategy Considering Dc-link Balancing for a Multi-level Voltage Source Inverter, IEEE Proc. APEC-99, pp 509-514, 1999. 

  8. Aspen HYSYS. Version 8.0, Aspen Technology Inc, 2014. 

  9. Nabae, A., Takahashi, I., and Akagi, H., A New Neutral-point-clamped PWM Inverter, IEEE Trans. Ind. Appl., Vol. IA-17, No. 5, pp. 518-523, 1981. 

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  10. Yoon, J. I., Son, C. H., Baek, S. M., Kim, H. J., and Lee, H. S., Efficiency Comparison of Subcritical OTEC Power Cycle Using Various Working Fluids, Journal of Heat and Mass Transfer, Vol. 50, No. 7, pp. 985-996, 2014. 

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  11. Yoon, J., Performance Characteristics of a Mixed Refrigerant OTEC Power Cycle Using Hot Waste Water, Journal of the Korea Society for Power system Engineering, Vol. 17, No. 8, pp. 103-108, 2013. 

  12. Li, W. and He, X., Review of Nonisolated High-Step-Up DC/DC Converters in Photovoltaic Grid-Connected Applications, IEEE Trans. Ind. Electron., Vol. 58, No. 4, pp. 1239-1250, 2011. 

    상세보기 crossref

  13. Haddad, K., Three Level DC-DC Converters as Efficient Interface in Two Stage PV Power Systems, IEEE Energy Tech, pp. 1-6, 2012. 

  14. Kim, Y. S., Goo, T. H., Choi, J. H., Huh, D. Y., and Kwon, B. H., Novel Neutral-point Voltage Control of Three-level T-type Inverter, The Korean Institute of Power Electronics, Conf.,Vol. 2015, No. 7, pp. 307-308, 2015. 

  15. Choi, U. M., Jeong, H. G., and Lee, K. B., Simple Neutral-Point Voltage Control of Grid-Connected 3-level NPC Inverter System, The Korean Institute of Power Electronics. Conf., Vol. 2011, No. 11, pp. 213-214, 2011. 

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