3-레벨 중성점 다이오드 클램프 인버터를 위한 소신호 모델링 및 제어와 스위칭 손실 저감 PWM 방법

Abstract

3-레벨 NPC 인버터 시스템의 주된 적용 대상은 고전압, 고용량 시스템이므로 설계와 실험에 앞서 시스템 전체를 모델링하여 동작 특성을 파악하고 제어기를 구성하는 것은 매우 중요하다. 본 논문에서는 LCL 필터를 사용한 계통 연계형 3-레벨 NPC 인버터의 소신호 등가모델을 유도하는 과정을 체계적으로 정리하고 이 모델을 이용하여 계통 전류 제어기를 설계한다. 소신호 등가모델은 평균화 과정, 변동과 선형화 과정을 통해 유도하고, 중성점 전류 제어기 설계를 위한 DC 링크 단의 소신호 모델은 새로운 스위칭 함수를 적용시킴으로써 유도한다. 또한 소신호 모델을 기반으로 계통 전류 제어 전략과 제어 시스템 설계 및 시스템 안정성 연구를 위해 주파수 영역에서의 시스템 특성을 분석한다. 그리고 3-레벨 인버터를 위한 PWM 방법을 소개하고, 최근 화두가 되고 있는 저손실 소자 소개 및 저손실 소자의 특성을 이용하며 역회복 현상과 스위칭 손실을 효과적으로 줄일 수 있는 새로운 PWM 방법과 전략을 제시한다. 본 논문의 타당성은 시뮬레이션과 실험을 통해 입증한다.