병렬 인버터 시스템에서 전압 변조를 기반으로 한 저주파 및 고주파 순환 전류의 억제 기법
Suppression Methods of Low and High Frequency Circulating Current for Parallel Inverter Systems Using Voltage Modulation
- 주제(키워드) 병렬 인버터 , 전압 변조 , 순환 전류
- 주제(DDC) 621.381
- 발행기관 아주대학교 일반대학원
- 지도교수 이교범
- 발행년도 2025
- 학위수여년월 2025. 2
- 학위명 박사
- 학과 및 전공 일반대학원 전자공학과
- 실제URI http://www.dcollection.net/handler/ajou/000000034537
- 본문언어 한국어
- 저작권 아주대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
초록/요약
본 논문은 병렬 인버터 시스템에서 전압 변조를 기반으로 한 저주파 및 고주 파 순환 전류의 억제 기법을 제안한다. 모듈형의 병렬 인버터 시스템은 높은 출력 전력과 시스템 설계의 편의성으로 인해 다양한 산업에서 널리 사용되고 있다. 그러나 모듈형 인버터는 하드웨어의 매개변수와 제어 프로세스의 차이로 인해 완벽하게 동일한 시스템으로 제조될 수 없으며, 이는 순환 전류를 발생시 켜 병렬 인버터의 신뢰성이 악화되는 원인이 된다. 순환 전류를 억제하기 위한 기존의 방법으로는 변압기를 추가하여 순환 전류가 흐르는 경로를 차단하거나, 통신과 제어기를 사용하여 병렬 인버터가 동기화되어 동작하도록 하는 기법이 있다. 이러한 기존의 기법들은 병렬 인버터 시스템의 전력 밀도와 비용을 증가 시키고, 내부 수동 소자의 크기에 영향을 받아 정밀한 제어에 제한이 있다. 본 논문에서는 병렬 인버터 시스템의 동작 원리와 이에 따른 순환 전류를 분 석하며, 저주파의 순환 전류를 억제하기 위해 통합 변조 기법을 제안한다. 제안 하는 통합 변조 기법은 전압 벡터의 크기에 따라 2개의 영역으로 분류하고, 각 영역에서 사용되는 전압 벡터의 인가시간을 도출한다. 통합 변조 기법을 적용 함으로 병렬 인버터의 저주파 순환 전류는 동작하는 전압 변조 지수에 제한 없 이 저감된다. 또한, 고주파 순환 전류를 억제하기 위해 인터리빙 방식을 기반으로 수정된 불연속 변조 기법을 제안하다. 제안하는 기법은 인터리빙 방식을 적용하여 병 렬 인버터의 출력 전류 품질을 개선하며, 불연속 변조 기법을 적용하여 병렬 인버터의 전력 손실을 저감한다. 제안하는 변조 기법을 적용함으로 전압 변조 지수에 제한 없이 병렬 인버터의 고주파 순환 전류의 억제한다. 본 논문에서 제안하는 제어 방법들의 타당성은 시뮬레이션과 실험 결과를 통 해 검증한다.
more초록/요약
This thesis presents suppression methods of low and high frequency circulating current for parallel inverter systems using voltage modulation. The modular parallel inverter system are widely used in various industries due to the high output power and convenience in system design. However, modular inverters cannot be manufactured as perfectly identical system due to the differences in hardware parameters and control processes, which leads to the generation of circulating current and reduces the reliability of parallel inverters. Conventional methods for suppressing circulating current include adding transformers to block the circulating current paths or using communication and controllers to synchronize the operation of parallel inverters. These conventional methods increase the power density and cost of the parallel inverter system with limitation in precise control due to the influence of the internal passive components. In this thesis, an operation of the parallel inverter system and the circulating current is analyzed and an integrated modulation method is proposed to suppress low frequency circulating currents. The proposed method is divided into two regions based on the magnitude of the voltage vectors, and the dwelling time of the voltage vectors used in each region is analyzed. The low frequency circulating current in the parallel inverter are reduced without limiting the modulation index by applying the integrated modulation method. In addition, a modified discontinuous modulation method based on an interleaving scheme is proposed to suppress high frequency circulating current. The proposed method improves the output quality of the parallel inverters by applying the interleaving scheme and reduces the power losses of the parallel inverters by applying the discontinuous modulation method. The high frequency circulating current in parallel inverter are suppressed without limitation of modulation index by applying the proposed modulation method. The effectiveness of the proposed control methods is verified by the simulation and experimental results in this thesis.
more목차
제 1 장 서론 1
1.1 연구의 배경 1
1.2 연구의 목적 6
1.3 논문의 구성 8
제 2 장 병렬 인버터의 개요 9
2.1 3 레벨 인버터의 구조와 동작 원리 10
2.2 병렬 인버터의 동작 모드 15
제 3 장 병렬 인버터의 순환 전류 20
3.1 병렬 인버터의 순환 전류 분석 20
3.2 순환 전류의 분류 27
제 4 장 저주파 순환 전류의 억제 기법 30
4.1 병렬 인버터에서 기존의 공간 벡터 변조 30
4.2 저주파 순환 전류를 억제하기 위한 공간 벡터 변조 36
4.2.1 미디움 벡터를 이용한 변조 영역(MI < 1) 37
4.2.2 통합 변조 영역(MI > 1) 41
4.3 시뮬레이션 50
4.4 실험 59
제 5 장 고주파 순환 전류의 억제 기법 67
5.1 병렬 인버터에서 기존의 불연속 변조 67
5.2 고주파 순환 전류를 억제하기 위한 불연속 변조 71
5.2.1 삼각파의 위상 이동 71
5.2.2 순환 전류 분석 78
5.2.3 중성점 전압의 밸런싱 81
5.3 시뮬레이션 84
5.4 실험 92
제 6 장 결론 및 요약 99
제 7 장 참고문헌 102
