3레벨 NPC 인버터 고장 시 중성점 전압변동에 관한 연구

Abstract

NPC(Neutral Point Clamped) 인버터로 알려져 있는 3-레벨 다이오드 클램프드 멀티레벨 인버터는 그 구조적 특성상 직류링크(DC-link) 중성점(NP: Neutral Point)에서 전압이 변동한다. 지금까지 많은 논문에서 이 문제에 대한 연구가 진행되었고 그에 대한 해결책들이 제시되었다. 그러나 인버터 내부에서 고장이 발생하여 그에 따른 고장 허용제어가 NPC 인버터 시스템에 적용되었을 경우 신뢰성 향상 측면에서의 중성점 전압변동에 관한 연구는 명확하게 이루어지지 않았다. 본 논문에서는 삼각파 비교 변조방법(CBPWM: Carrier Based Pulse Width Modulation)을 시스템에 적용하였을 경우 정상상태와 고장상태, 고장 허용제어 적용 상태에서 중성점 전압 변동이 어떤 양상으로 나타나는지 분석적으로 해석하였다. 그리고 고장 허용제어 기능을 가지는 NPC 인버터에서 고장 검출시간과 커패시터의 용량 사이의 관계를 고찰하였다. 시뮬레이션과 실험 결과를 이용하여 본 연구가 NPC인버터 시스템의 신뢰성 향상에 기여할 수 있음을 입증하였다.; Three-level Diode Clamped Multilevel Inverter, generally known as Neutral-Point-Clamped (NPC) Inverter, has an inherent problem causing Neutral Point (NP) potential variation. Until now, in many literatures NP potential problem has been investigated and lots of solutions have also been proposed. However, in the cases of fault and fault tolerant control state, distinctive feature of NP potential variation was rarely published from the standpoint of reliability. In this paper, NP potential is analytically investigated both normal and fault conditions under carrier based PWM. Subsequently, relation between fault detection time and size of capacitor is analyzed. This information is explored by simulation results, which contribute to enhance the reliability of inverter system.