모듈라 스캐일러블 인버터 시스템에서 캐리어 비동기시 스위칭 주파수 전압 보상을 이용한 순환전류 저감 기법

Abstract

본 논문은 MSIS (Modular Scalable Inverter System)에서 고주파 순환전류를 저감하는 기법에 대해 제안한다. MSIS는 인버터와 제어부를 모듈로 하여 병렬로 구성된 전력변환 시스템이다. 모듈로 구성된 시스템은 필요한 전력에 맞게 모듈을 선택적으로 사용함으로써 효율을 높일 수 있는 장점이 있다. 하지만 모듈을 병렬로 구성하게 되면 모듈 내부를 흐르는 순환전류가 발생하는 단점이 있다. 이 순환전류는 스위치에 큰 전류가 흐르게 하여 스트레스를 증가시키고, 전류 제어 및 부하분담을 방해한다. 이 순환전류는 저주파 성분과 고주파 성분으로 나뉘는데 저주파 성분의 순환전류는 기존의 영상분 PI제어를 통해 저감이 가능하지만 고주파 성분의 순환전류는 저감이 어렵다. 이를 극복하기 위해, 순환전류를 분석하여 그 크기에 따라 적절한 값을 극전압 지령에 보상해줌으로써 두 모듈이 동일한 극전압을 출력할 수 있도록 하여 순환전류를 저감하는 기법을 제안한다. 본 논문에서는 제어기의 구성 및 보상전압의 계산 방법에 대하여 제시하였다. 또한 타당성과 유효성을 입증하기 위하여 600W급 IMPSM(Interior Permanent Magnet Synchronous Motor)을 부하로 하는 MSIS에서 시뮬레이션 결과 및 실험 결과를 제시하였다.