불연속 변조 기법을 이용한 고속철도 추진제어장치용 단상 PWM 컨버터

Abstract

본 논문에서는 불연속 변조 기법을 이용한 고속철도 추진제어장치용 단상 PWM 컨버터에 대해 연구하였다. 기존 PWM 컨버터는 대 전력 특성으로 인해 스위칭 손실을 줄이기 위해 주파수 변조지수를 10 이하로 낮게 사용함에 따라 제어의 대역폭이 감소하고, 안정적인 역률 제어를 위해 추가의 보상 기법을 필요로 하는 등의 문제점을 가지고 있다. 이를 해결하기 위해 3상 PWM 인버터에서 사용하는 불연속 변조 기법을 단상 PWM 컨버터에 적용하였다. 제안한 방식은 옵셋 전압 기법을 활용하여 간단히 구현될 수 있으며 동일 스위칭 손실 대비 주파수 변조 지수를 2배 증가시켜 제어 특성을 향상시키고 스위치 간의 동특성도 동일하게 가져갈 수 있다. 100 kW급 PWM 컨버터에 대한 시뮬레이션을 통해 제안한 불연속 변조 기법에 대한 타당성을 검증하였다. In this paper, for high speed railway propulsion systems, a single phase PWM Converter using discontinuous PWM (DPWM) was investigated. The conventional PWM Converter uses a low frequency modulation index of less than 10 to reduce switching losses due to high power characteristics, which results in low control frequency bandwidth and requires an additional compensation method. To solve these problems, the DPWM method, which is commonly used in three phase PWM Inverters, was adopted to a single phase PWM Converter. The proposed method was easily implemented using offset voltage techniques. Method can improve the control performance by doubling the frequency modulation index for the same switching loss, and can also bring the same dynamic characteristics among switches. Proposed DPWM method was verified by simulation of 100 kW PWM converter.