단상 NPC 멀티레벨 PWM 컨버터에 적용 가능한 디씨링크 캐패시터의 전압 편차 보상 기반 다중인접 기준벡터 불연속 변조기법 (Multi-Neighboring Reference Vector Discontinuous PWM Based on Compensation for Voltage Deviation of DC-link Capacitors Applicable for Single-Phase NPC Multi-level PWM Converter)

서지정보

· 발행기관 : 한국철도학회
· 수록지 정보 : 한국철도학회논문집 / 21권 / 4호 / 349 ~ 362페이지
· 저자명 : 송민섭

초록

기존의 2레벨 PWM 컨버터의 높은 스위칭 내압 및 낮은 전력품질 문제를 해결하기 위해서 NPC 3레벨 컨버터에 대해 많은 연구가 진행되어 왔다. 하지만 멀티레벨의 수가 증가함에 따라 직렬 연결된 DC-link 캐패시터간 전압 편차의 문제가 발생하여 이를 해결하기 위해 추가의 복잡한 보상 회로를 연결하거나 별도의 DC 전원을 필요로 하는 플라잉 캐패시터와의 hybrid 형태가 주로 연구되었다. 하지만 이러한 접근은 구현의 복잡성과 현실적인 문제로 인해 4레벨 이상의 NPC 멀티레벨 컨버터에 대해서 산업계에 널리 사용되지 못하고 있다. 본 연구에서는 이를 해결하기위해 다중인접기준벡터(Multi-Neighboring Reference Vector, MNRV) 불연속 변조기법(Discontinuous PWM, DPWM)이라 명명한 새로운 PWM 변조기법을 제안한다. 기존의 공간벡터 변조기법과 다르게 지령 전압의 위치에 따라 캐패시터의 충방전 상태를 조절하기 위해 캐패시터 전압 편차 보상 파라미터를 기반으로 여러 개의 기준 벡터를 사용하여전압 편차 문제를 제거한다. 본 스위칭 기법은 일반적인 N레벨 NPC PWM 컨버터에 적용이 가능하다. 600kW급 단상 NPC 4레벨 PWM 컨버터에 대한 시뮬레이션을 통해 제안한 캐패시터 전압 편차 보상 기반 MNRV DPWM에 대한 타당성을 검증하였다.

영어초록

A lot of research has been done on NPC 3-level converters to solve the problem of high switching withstandvoltage and low power quality of existing 2-level PWM converters. However, as the number of multi-levelsincreases, there is a problem of voltage deviation among series-connected DC-link capacitors. To solve this problem,additional complicated compensation circuits and/or hybrid type circuits with flying capacitors that require separate DCpower source may be required. However, neither of these approaches is widely used in the industry for NPC multi-levelconverters above four levels due to implementation complexity and realistic problems. To solve this problem, we proposein this study a new PWM modulation scheme called Multi-Neighboring Reference Vector (MNRV) DiscontinuousPWM (DPWM). Unlike the conventional space vector modulator method, the voltage deviation problem is eliminatedby designing compensation parameters for the capacitor voltage deviation and using multiple neighboring reference vectorsthat can control the charging / discharging state of the capacitors according to the command voltage vector position.
This switching technique is applicable to general N-level NPC PWM converters. Simulation of a 600kW single-phaseNPC 4-level PWM converter has verified the validity of the proposed MNRV DPWM based on compensation for capacitorvoltage deviation.

참고자료

· 없음