[논문]LCL 필터의 성능 검증을 위한 SPWM 제어기반의 3상 인버터 출력 파형 발생 장치 개발 및 적용 연구

임동균; 강창균; 하원진; 촐롱바타르; 고윤석

doi:10.13067/jkiecs.2022.17.5.841

LCL 필터의 성능 검증을 위한 SPWM 제어기반의 3상 인버터 출력 파형 발생 장치 개발 및 적용 연구
Development And Application of Three-phase Inverter Output Wave Generator based on SPWM Control to Verify the Performance of LCL filters 원문보기

한국전자통신학회 논문지 = The Journal of the Korea Institute of Electronic Communication Sciences, v.17 no.5, 2022년, pp.841 - 852

임동균 (남서울대학교 전자공학과) , 강창균 (남서울대학교 전자공학과) , 하원진 (남서울대학교 전자공학과) , 촐롱바타르 (남서울대학교 전자공학과) , 고윤석 (남서울대학교 전자공학과)

초록
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본 논문에서는 LCL 필터의 성능 검증을 위한 SPWM 제어기반의 3상 인버터 출력 파형 발생 장치를 개발하였다. 필터의 성능 검증을 위한 검사 신호를 얻기 위해 먼저, DSP 기반의 3상 SPWM 신호 생성 알고리즘을 개발하였으며, 동시에 3개의 하프 브리지 게이트 드라이버를 이용하여 SPWM 게이트 구동 신호들로부터 3상 SPWM 출력 파형을 발생시키기 위한 3상 전압형 인버터 회로를 설계하였다. 다음, 개발된 SPWM 기반 3상 인버터 출력 파형 장치의 검사 신호 발생 장치로서의 유효성을 검증하기 위해 하나의 LCL 필터가 실험, 제작되었으며, DSP 기반의 성능 검증 시스템이 실험적으로 구축되었다. 끝으로, 주어진 시비율을 가지는 출력 제어 실험에서 LCL 필터의 전 후의 3상 전압 파형을 비교함으로써 SPWM 기반 3상 인버터 출력파형 발생 장치의 유효성을 확인할 수 있었다.

Abstract ▼ AI-Helper

In this paper, a 3-phase inverter output waveform generator based on SPWM control was developed to verify the performance of the LCL filter. In order to obtain a test signal for verifying the performance of the filter, first, a DSP-based 3-phase SPWM signal generation algorithm was developed, and then a three-phase voltage source inverter circuit was designed using three half-bridge gate drivers. Next, one LCL filter was experimentally fabricated to verify the effectiveness of the developed SPWM-based 3-phase inverter output waveform generator as a test signal generator, and a DSP-based performance verification system was experimentally constructed. Finally, by comparing the three-phase voltage waveform before and after the LCL filter obtained in the output control experiment with the given time ratio, the effectiveness of the SPWM-based 3-phase inverter output waveform generator was verified.

주제어

표/그림 (16)

그림 그림 1. 3상 인버터 발생 시스템 구성 Fig. 1 Three phase Inverter system composition
그림 그림 2. SPWM 출력 신호 Fig. 2 SPWM output waveform
그림 그림 3. 3상 LCL 필터 기본 구성 Fig. 3 Three-phase LCL filter configuration
그림 그림 4. LCL 필터 설계 순서도 Fig. 4 Flowchart of LCL filter design
그림 그림 5. SPWM 알고리즘의 순서도 Fig. 5 Flowchart of SPWM algorism
그림 그림 6. SPWM 출력 신호 Fig. 6 SPWM output waveform
표 표 1. 3상 인버터 사양 Table 1. Three phase inverter specifications
그림 그림 7. LCL 필터 시작품 사진 Fig. 7 LCL filter prototype figure
그림 그림 8. 필터 전 3상 인버터 출력 상 전압 파형 Fig. 8 The output phase voltage waveform of three-phase inverter before filter
표 표 2. LCL 필터 설계 결과 Table 2. Specification of LCL filter components
그림 그림 9. 필터 전 3상 인버터의 출력 전압 파형에 대한 FFT 결과 Fig. 9 FFT results for output phase voltage waveform of three-phase inverter before filter
그림 그림 10. 필터 후 3상 인버터의 출력 상 전압 파형 Fig. 10 The output phase voltage waveform of three-phase inverter after filter
그림 그림 11. 필터 후 3상 인버터의 출력 전압 파형에 대한 FFT 결과 Fig. 11 FFT results for output phase voltage waveform of three-phase inverter after filter
그림 그림 12. 3상 인버터 출력 전압 파형 발생장치 기반 실험 평가 시스템 사진 Fig. 12 Three-phase inverter output voltage waveform generator-based experimental evaluation system
그림 그림 13. 필터 전 3상 인버터 출력 상 전압 파형 Fig. 13 The output phase voltage waveform of three-phase inverter before filter
그림 그림 14. 필터 후 3상 인버터의 출력 상 전압 파형 Fig. 14 The output phase voltage waveform of three-phase inverter after filter

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