다중인접 기준벡터 불연속 변조기법을 이용한 NPC 멀티레벨 추진시스템 (NPC Multi-level Propulsion System Using Multi-Neighboring Reference Vector Discontinuous PWM)

서지정보

· 발행기관 : 한국철도학회
· 수록지 정보 : 한국철도학회논문집 / 22권 / 4호 / 311 ~ 327페이지
· 저자명 : 송민섭

초록

철도차량 추진시스템과 같은 고전압 대전력 시스템의 전력 품질과 효율을 높이기 위해서 멀티레벨 컨버터에대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 철도차량에 적합한 Neutral-Point-Clamped (NPC) 멀티레벨 컨버터는 제어의 복잡성과 DC-link 캐패시터 전압 불균형의 문제로 3레벨 까지가 현실적인 한계로 알려져 있다. 최근 4레벨 이상의 고차원NPC 멀티레벨 컨버터에 적용 가능한 다중인접 기준벡터(Multi-Neighboring Reference Vector, MNRV) 불연속 변조기법(Discontinuous PWM, DPWM)이 제안되었다. 지령 전압의 위치에 따라 여러 개의 기준 벡터와 duty 보상 파라미터를 이용하여 지령 전압의 크기를 만족시킴과 동시에 캐패시터 전압 편차를 최소화하였다. 본 연구에서는 4레그MNRV DPWM를 기반으로 스코트 변압기를 이용하여 단상 전력 시스템을 3상 전력 시스템으로 확대 적용할 수 있는새로운 전력 변환 기법에 대해 연구하였다. 제안한 방식은 고차원의 NPC 멀티레벨 PWM 컨버터, 고정전압-고정주파수 인버터, 가변전압-가변주파수 인버터에 적용 가능하여 철도차량과 같은 고전압 대전력 시스템에 응용 가능하다. 또한, 기존 2레벨 방식 대비 더 나은 전력 품질과 넓은 운전범위에서 높은 효율을 특징으로 한다. 제안한 MNRV DPWM기반 NPC 멀티레벨 추진시스템의 동작 특성과 효율을 분석하기 위해 여러가지 조건의 시뮬레이션을 수행하여 제안한 방법의 효용성을 검증하였다.

영어초록

In order to improve the power quality and efficiency of a high-voltage high-power system such as a railwaypropulsion system, research on multilevel converters has been actively conducted. Neutral-Point-Clamped (NPC) multilevelconverters suitable for railway vehicles are known to have a practical limit up to level 3 due to the complexity ofcontrol and DC-link capacitor voltage imbalance. Recently, a Multi-Neighboring Reference Vector (MNRV) discontinuousPWM (DPWM) technique, which is applicable to high-order NPC multi-level converters of four levels or more,has been proposed. Based on the position of the command voltage, several reference vectors and duty compensationparameters are used to satisfy the magnitude of the command voltage and to minimize the capacitor voltage deviation.
In this study, a new power conversion scheme was studied that can use a Scott transformer based on 4-leg MNRVDPWM to extend a single phase power system to a three phase power system. The proposed method can be applied tohigh-level NPC multi-level PWM converters, fixed voltage-fixed frequency inverters, and variable voltage-variable frequencyinverters. It also features better power quality than that of the existing two-level approach and high efficiencyover a wide operating range. In order to analyze the operation characteristics and efficiency of the proposed MNRVDPWM based NPC multi-level propulsion system, several conditions were simulated and the effectiveness of the proposedmethod was verified.

참고자료

· 없음