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멀티레벨 인버터에 널리 사용되는 Phase Shifted PWM은 셀 간의 동일한 전력 분배가 가능하나 각 셀 carrier의 위상차이로 인해 무부하 운전시 특정 셀에 회생이 발생하고, 지령 전압과 실제 전압의 위상차가 발생하는 단점이 있다. Level Shifted PWM을 통해 이와 같은 단점을 보완할 수 있으나, 각 셀의 스위칭 패턴이 모두 달라 전력 분배가 동일하게 이루어 지지 않는 문제가 있다. 본 논문에서는 기존의 Level Shifted PWM 방법을 개선하여 각 셀의 스위칭 패턴을 순환시켜 셀 간 동일한 전력분배가 이루어지도록 하였고, 시뮬레이션을 통해 이를 검증하였다.

멀티레벨 인버터에 널리 사용되는 Phase Shifted PWM은 셀 간의 동일한 전력 분배가 가능하나 각 셀 carrier의 위상차이로 인해 무부하 운전시 특정 셀에 회생이 발생하고, 지령 전압과 실제 전압의 위상차가 발생하는 단점이 있다. Level Shifted PWM을 통해 이와 같은 단점을 보완할 수 있으나, 각 셀의 스위칭 패턴이 모두 달라 전력 분배가 동일하게 이루어 지지 않는 문제가 있다. 본 논문에서는 기존의 Level Shifted PWM 방법을 개선하여 각 셀의 스위칭 패턴을 순환시켜 셀 간 동일한 전력분배가 이루어지도록 하였고, 시뮬레이션을 통해 이를 검증하였다.

AI 본문요약

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• 연구 주제
• 연구 방법
• 연구 결과

문제 정의

• 본 논문에서는 carrier 신호를 순환시켜 전력 분배가 동일하게 이루어 지지 않는 기존의 Level Shifted PWM을 개선하였다. 시뮬레이션을 통하여 각 셀마다 동일하게 전력이 분배 되는 것을 확인하였고, 인버터의 출력 전압은 기존의 Level Shifted PWM과 동일함을 확인하였다.

제안 방법

• 이로 인해 각 셀의 동일한 전력 분배가 이루어 지지 않는 문제가 발생하게 된다.^[1] 이 같은 전력 분배 문제를 해결하기 위하여 본 논문에서는 Level Shifted PWM의 각 carrier 신호를 순환시켜 각 셀간 전력 분배가 동일하게 이루어 지도록 하였고,^[2] 시뮬레이션을 통해 이를 검증하였다.
• 시뮬레이션은 상당 3개의 셀로 구성된 Cascaded 멀티레벨 인버터 시스템으로, 스위칭 주파수는 1kHz, 정격 출력은 1430kW의 조건으로 수행하였다. 시뮬레이션 결과 파형은 그림3 과 같다.

성능/효과

• 그림에서 확인 할 수 있듯이 각 셀의 전압 파형이 모두 상이하며, 셀1에 비해 셀2,3 스위치의 도통 시간이 더 길다. 각 셀의 전력 측정 결과 셀1, 셀2, 셀3 각각 118kW, 164kW, 185kW로 측정되어 동일한 전력 분배가 되지 않음을 확인할 수 있었다. 출력 상전압의 THD는 15.
• 본 논문에서는 carrier 신호를 순환시켜 전력 분배가 동일하게 이루어 지지 않는 기존의 Level Shifted PWM을 개선하였다. 시뮬레이션을 통하여 각 셀마다 동일하게 전력이 분배 되는 것을 확인하였고, 인버터의 출력 전압은 기존의 Level Shifted PWM과 동일함을 확인하였다.
• 기존의 Level Shifted PWM 방식과는 달리 각 셀의 출력 전압이 매 주기마다 변화하고 3가지 서로 다른 패턴이 반복 되어 매 3주기마다 같은 패턴이 반복 되는 것을 확인 할 수 있다. 이 3주기의 전력측정 결과 셀1, 셀2, 셀3 각각 156kW, 155kW, 157kW로 거의 같아 동일한 전력 분배가 이루어 지고 있음을 확인할 수 있었다. 출력 상전압의 THD는 15.
• 이 3주기의 전력측정 결과 셀1, 셀2, 셀3 각각 156kW, 155kW, 157kW로 거의 같아 동일한 전력 분배가 이루어 지고 있음을 확인할 수 있었다. 출력 상전압의 THD는 15.5%로 기존의 Level Shifted PWM 의 출력 상전압 THD와 동일하여 최종 출력 전압에는 영향을 미치지 않는 것을 확인 할 수 있다.

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