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3상 3레벨 인버터의 중성점 제어를 이용한 고조파 왜율 저감 효과
The effect of Harmonic Distortion Reduction on Three Phase Three level Inverter Using Neutral Point Control 원문보기

반도체디스플레이기술학회지 = Journal of the semiconductor & display technology, v.17 no.3, 2018년, pp.90 - 94  

김정규 (청주대학교 반도체공학과) ,  양오 (청주대학교 반도체공학과)

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

In this paper, we applied a three-level T-type inverter with the one more voltage level than two-level inverter. However, the three-level T-type inverter has a systematic problem with voltage unbalances. So neutral point control is essential. Therefore, the voltage unbalance problem of the three - p...

주제어

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문제 정의

  • 3상3레벨 T-type 태양광 인버터는 2레벨 인버터에 비해 스위칭 동작에서 발생하는 고조파 성분을 줄일 수 있고 출력 전압의 제어 응답 특성이 우수한 장점이 있지만 구조적으로 DC_Link단에 2개의 커패시터가 직렬로 연결되어있는 구조로써 전압 불균형으로 인한 중성점 전압 변동 문제를 구조적으로 갖고 있다. 따라서 본 논문에서는 중성점 제어방법 알고리즘을 구현하여 전고조파 왜율 감소를 실험을 통해 이를 검증하고자 한다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
고조파 왜율에서 고주파 성분이 많다는 의미는 무엇인가? 고조파 왜율은 인버터/컨버터에서 AC출력이 얼마나 고조파없이 깨끗하게 정량적으로 나타낼 수 있는 지표로 사용될 수 있으며 고조파 성분이 많을수록 THD값이 높아지게 되며 파형이 정현파로부터 왜곡이 심하다는 것을 의미한다[9]. 또한 고조파 왜율은 고조파의 RMS와 기본파의 RMS의 비율로 식(1), (2)와 같이 나타낼 수 있다.
고조파 왜율은 어디에 사용될 수 있는가? 고조파 왜율은 인버터/컨버터에서 AC출력이 얼마나 고조파없이 깨끗하게 정량적으로 나타낼 수 있는 지표로 사용될 수 있으며 고조파 성분이 많을수록 THD값이 높아지게 되며 파형이 정현파로부터 왜곡이 심하다는 것을 의미한다[9]. 또한 고조파 왜율은 고조파의 RMS와 기본파의 RMS의 비율로 식(1), (2)와 같이 나타낼 수 있다.
인버터 동작모드에 따라서 중성점 보상값이 서로 달라져야 하는 이유는? 중성점 제어가 이루어지지 않을 경우 출력에 좋지 않은 영향을 미치거나 예상치 못한 문제점이 발생할 수 있다. 인버터모드에서는 P상태가 길어지면 상측 커패시터의 전압은 줄어들고 하측 커패시터의 전압이 증가하는 반면에정류모드에서는 하측 커패시터의 전압이 증가, 상측 커패시터의 전압이 감소한다. 따라서 인버터의 동작모드에 따라서 중성점 보상값이 서로 달라야한다[10].
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참고문헌 (10)

  1. F. Blaabjerg, R. Teodorescu, and Z. Chen, "Power electronics in renewable energy systems," EPE-PEMC 2006. 12th International Power Electronics and Motion Control Conference, pp. 1-17, 2006. 

  2. B. K. Bose, "Power Electronics, Smart Grid, and Renewable Energy Systems," in Proceedings of the IEEE, vol. 105, no. 11, pp. 2011-2018, Nov. 2017. 

  3. R. Agrawal and S. Jain, "Multilevel inverter for interfacing renewable energy sources with low/mediumand high-voltage grids," in IET Renewable Power Generation, vol. 11, no. 14, pp. 1822-1831, Dec. 2017. 

  4. A. Lewicki, Z. Krzeminski, and H. Abu-Rub, "Space-Vector Pulse width Modulation for Three-Level NPC Converter With the Neutral Point Voltage Control," IEEE Trans. Ind. Electron., vol.58, no. 11, pp. 5076-5086, Nov. 2011. 

  5. A. Bendre, G. Venkataramanan, D. Rosene, and V. Srinivasan, "Modeling and design of a neutral-point voltage regulator for a three-level diode clamped inverter using multiple-carrier modulation," IEEE Trans. Ind. Electron., vol. 53, no. 3, pp. 718-726, Jun. 2006. 

  6. K. K. Tan, G. Feng, P. C. Loh, and B. Frede, "Enhanced buck-boost neutral-point-clamped Inverters With Simple Capacitive-Voltage Balancing", IEEE Trans. Ind. Appl., vol. 46, no. 3, pp.1021-1033, May/June 2010. 

  7. Ju ha kim, "Neutral-Point Voltage Balancing Control of Carrier-Based PWM Scheme for Bi-directional 3-Level T-type Inverter", Master Thesis, Seoul national university of science and technology, August. 2014. 

  8. Hyun hee lee, "Neutral-point voltage control for the 3-level inverter in a motor driver for reliability", Master Thesis, Ajou university, Nov. 2012. 

  9. Wikipedia, "Total harmonic distortion", https://en.wikipedia.org/wiki/Total_harmonic_distortion, Sep. 2018. 

  10. Min ho Kwon, Joo ha Kim, Se wan Choi, "Neutral point voltage balancing control method of carrier based PWM scheme for Bi-directional three-level inverter," Power Electronics Annual Conference, pp. 211-212, 2014. 

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