3-레벨 ANPC 인버터의 안정적인 고장 허용 운전을 위한 중성점 전압 균형 제어 기법 = Neutral-Point Voltage Balancing Control Scheme for Stable Fault-Tolerant Operation of 3-Level ANPC Inverter

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

This paper proposes a simple fault-tolerant control and neutral point voltage balancing control for the stable operation of an active neutral point clamped (ANPC) multi-level-inverter through fault-tolerant switching combination in the case of switch faults. The proposed scheme provides stable fault-tolerant operation through switching combination without using additional switches or devices in a multi-level structure. In addition, it is possible to control the neutral point voltage balance during fault-tolerant operation. If the switch is faulted, fault-tolerant operation is possible by connecting the fault phase to the neutral point. Complex operation is not required compared to other methods and it is simple to implement. However, the conventional method can not control the neutral point voltage balance due to the limited switching state during fault-tolerant operation. With the proposed method, fault-tolerant operation due to switch failure can be implemented easily and the problem of neutral voltage unbalance during fault-tolerant operation can be solved. Neutral voltage balance control can be performed by using different control methods by dividing controllable and non-controllable sectors in the space voltage vector during fault tolerance operation. Therefore, the reliability and robustness of multi-level inverters are improved by the proposed scheme. The validity of the proposed neutral voltage balance control technique was verified through simulation and HIL experiments.

목차 (Table of Contents)

• 1. 서 론 1
• 2. 3-레벨 Active Neutral Point Clamped (ANPC) 인버터 4
• 2-1. Active Neutral Point Clamped(ANPC) 인버터 4
• 2-1-1. 3상 3-레벨 ANPC 인버터의 구성 5
• 2-1-2. 3상 3-레벨 ANPC 인버터의 스위칭 상태 6
• 2-2. 3상 3-레벨 ANPC 인버터의 전압변조 기법 11
• 2-2-1. 최적 스위칭 주파수 변조 기법 11
• 2-2-2. 공간 벡터 전압 변조 기법 14
• 2-2-3. 전원전압변조 방식을 이용한 공간 벡터 전압 변조 17
• 2-3. ANPC 인버터의 스위칭 모드 변조 기법 19
• 2-3-1. NPC 인버터의 스위칭 모드 21
• 2-3-2. ANPC 인버터의 외부 스위칭 모드 23
• 2-3-3. ANPC 인버터의 내부 스위칭 모드 25
• 2-3-4. ANPC 인버터의 중간 스위칭 모드 27
• 2-4. ANPC 인버터의 고장 허용 제어 기법 31
• 2-4-1. 스위치 고장 상태 분석 31
• 2-4-2. 고장 허용 제어 기법 35
• 2-5. 제안하는 ANPC 인버터의 고장 허용 제어 기법 38
• 2-5-1. 기준전압 변조 기법 39
• 2-5-2. 고장 시 중성점 전압 불균형 제어 기법 42
• 3. 시뮬레이션 49
• 3-1. 시뮬레이션 구성 49
• 3-2. 시뮬레이션 결과 52
• 4. HIL 실험 57
• 4-1. HIL 실험 구성 57
• 4-2. HIL 실험 결과 58
• 5. 결 론 60