• Title, Summary, Keyword: H-bridge

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THD Analysis of Comparison Between Cascade H-bridge Inverter and Cascade H-bridge NPC Inverter (Cascade H-bridge 인버터와 Cascade H-bridge NPC 인버터의 THD 비교분석)

  • Park, Woo-ho;Kang, Jin-Wook;Hyun, Seung-Wook;Hong, Seok-Jin;Won, Chung-Yuen
    • Proceedings of the KIPE Conference
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    • pp.103-104
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    • 2016
  • 기존 Cascade H-bridge 인버터 토폴로지는 커패시터나 다이오드가 없이 스위치로 구성되어 있으며, 필터 없이 정현파와 유사하게 구현할 수 있다. 또한 출력전압 레벨이 높을수록 정현파와 유사하게 되어 고주파가 줄어들며, 각 셀을 직렬로 연결하면 입력전압보다 높은 출력전압 갖는다. 본 논문에서는 기존 Cascade H-bridge 인버터와 NPC(Neutral Point Clamped)가 결합한 Cascade H-bridge NPC 인버터를 제안하였다. Cascade H-bridge NPC 인버터는 기존 Cascade H-bridge 인버터 특성과 유사하며, Cascade H-bridge 인버터와 NPC 인버터의 장점을 가지고 있다. Cascade H-bridge 인버터와 Cascade H-bridge NPC 인버터를 시뮬레이션 통해 THD(Total Harmonic Distortion) 비교분석하였고 시뮬레이션은 PSIM 9.1.4을 가지고 검증하였다.

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Efficient switching pattern for cascaded H-bridge multilevel inverter (Cascaded H-bridge 멀티레벨인버터의 효율적인 스위칭 패턴)

  • Kim, Sun-Pil;Jung, Bo-Chang;Kang, Feel-Soon
    • Proceedings of the KIEE Conference
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    • pp.1167-1168
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    • 2011
  • 두 대의 동일한 H-bridge 모듈로 구성되는 Cascaded H-bridge 멀티레벨인버터는 출력전압에 5-레벨을 형성할 수 있으며 출력전압의 THD를 개선시키기 위해 PWM 스위칭을 적용할 수 있다. 출력필터 사이즈를 줄이기 위해 PWM 스위칭 주파수를 높일 수 있지만 스위칭 손실이 증가하게 된다. 본 논문에서는 이러한 경우 스위칭 손실을 저감시킬 수 있는 변형된 스위칭 패턴을 제안한다. Cascaded H-bridge 멀티레벨인버터의 특성을 고려하여 하단 H-bridge 모듈의 스위치는 기본 출력전압 레벨을 형성하도록 동작시키며, 상단 H-bridge 모듈 스위칭에 의한 출력값이 기본 전압레벨에 가감되어 PWM 출력전압 형성하도록 동작시킨다. 제안된 스위칭 패턴을 Cascaded H-bridge 멀티레벨인버터에 적용하여 기존 스위칭 방법과 비교 분석한다.

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Swapping switching pattern for improving modular characteristics and ensuring the same aging of cascaded H-bridge multilevel inverter (Cascaded H-bridge 멀티레벨인버터의 모듈화 특성 개선과 동일 수명 보장을 위한 스와핑 스위칭 패턴)

  • Kim, Sun pil;Choi, Jin-sing;Kim, han-tae;Kang, Feel-soon
    • Proceedings of the KIPE Conference
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    • pp.59-60
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    • 2012
  • Cascaded H-bridge 멀티레벨인버터의 스위칭 패턴을 기본파 생성을 위한 저주파 동작과 파형 개선 목적의 고주파 PWM 스위칭 패턴으로 구분하여 스위칭 손실을 감소시킬 수 있지만 입력단의 DC 독립전압원은 각 H-bridge 모듈이 담당하는 출력전압의 레벨에 따라 용량의 차이가 발생한다. 이는 각 H-Bridge 모듈 스위치의 전류 스트레스 차이를 의미하며, 이로 인해 H-bridge 모듈별 수명 차이를 발생시킨다. 본 논문에서는 용량 창이에 따른 모듈 특성 개선과 인버터 수명 문제를 해결하기 위하여 기존의 다중 반송파 정현 펄스폭 변조방식에 스와핑 스위칭 방법을 적용하여 Cascaded H-bridge 멀티레벨인버터에 적용함으로써 스위칭 손실 개선과 함께 각 H-bridge 별 담당 부하 전력을 동일하게 하여 동일 전류 정격 스위치의 사용을 가능하게 한다. 제안된 스와핑 스위칭 패턴을 PD, POD, APOD방식으로 구현하고 이론적 분석과 시뮬레이션을 통해 타당성을 검증한다.

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Implementation of a High Efficiency Grid-Tied Multi-Level Photovoltaic Power Conditioning System Using Phase Shifted H-Bridge Modules

  • Lee, Jong-Pil;Min, Byung-Duk;Yoo, Dong-Wook
    • Journal of Power Electronics
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    • v.13 no.2
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    • pp.296-303
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    • 2013
  • This paper proposes a high efficiency three-phase cascaded phase shifted H-bridge multi-level inverter without DC/DC converters for grid-tied multi string photovoltaic (PV) applications. The cascaded H-bridge topology is suitable for PV applications since each PV module can act as a separate DC source for each cascaded H-bridge module. The proposed phase shifted H-bridge multi-level topology offers advantages such as operation at a lower switching frequency and a lower current ripple when compared to conventional two level topologies. It is also shown that low ripple sinusoidal current waveforms are generated with a unity power factor. The control algorithm permits the independent control of each DC link voltage with a maximum power point for each string of PV modules. The use of the controller area network (CAN) communication protocol for H-bridge multi-level inverters, along with localized PWM generation and PV voltage regulation are implemented. It is also shown that the expansion and modularization capabilities of the H-bridge modules are improved since the individual inverter modules operate more independently. The proposed topology is implemented for a three phase 240kW multi-level PV power conditioning system (PCS) which has 40kW H-bridge modules. The experimental results show that the proposed topology has good performance.

Development of a Modified Maxwell Bridge for Precise Measurement of a 10 mH, 100 mH Inductance Standards (10 mH, 100 mH 인덕턴스 표준기 정밀측정용 Modified Maxwell Bridge 개발)

  • Kim, Han-Jun;Lee, Rae-Duk;Kang, Jeon-Hong;Semenov, Yu.P.;Han, Sang-Ok
    • Proceedings of the KIEE Conference
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    • pp.840-842
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    • 2003
  • 저 주파수에서 인덕턴스 단위(H, Henry)는 전기용량의 단위(F, Farad)로부터 Maxwell bridge 또는 LC를 이용한 resonance 방법으로써 유도가 된다. 이중 Maxwell bridge 방법은 국가의 단위표준을 유지하는 연구소 또는 기관에서 가장 많이 사용되는 "product arm" 형의 bridge로 잘 알려져 있다. 개발된 bridge는 ratio-transformer를 전압공급 쪽(source)과 신호검출 쪽(detector)에 사용하여 종래의 Maxwell bridge 평형조절 시 main balance와 Wagner balance의 2개 과정을 진행하던 것과는 달리 main balance, source balance, detector balance의 과정을 진행함으로서 기존 bridge의 불안정한 ground admittance들의 영향에 의해 나타나는 불확도를 완전히 제거하였다. 한편 개발된 bridge는 10 mH, 100 mH를 10 nF의 전기용량표준기와 $1\;k{\Omega}$, $10\;k{\Omega}$의 저항표준기로부터 유도 되도록 제작되었으며. 10 mH의 경우 $400\;Hz{\sim}5\;kHz$의 주파수 영역에서 약 $2.2{\times}10^{-6}$(k=1)의 불확도로 인덕턴스 단위를 유도할 수가 있게 되었다.

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The novel H-bridge multilevel inverter topology (새로운 H-Bridge Multilevel Inverter 구조)

  • Lee, Sang-Hyeok;Kang, Feel-Soon
    • Proceedings of the KIPE Conference
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    • pp.388-390
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    • 2008
  • 본 논문에서는 새로운 H-bridge 멀티레벨 인버터 구조를 제안한다. 제안된 구조는 기존의 H-bridge 멀티레벨 인버터 구조보다 사용하는 스위칭 소자수가 적어 시스템 크기, 비용, 전력 손실, 노이즈 감소로 보다 효율적인 동작이 가능하다. 또한 레벨 수가 증가할수록 스위칭 소자는 비례적으로 감소하여 High level에서 보다 더 효율적인 동작이 가능하다. 제안된 H-bridge 멀티레벨 인버터 구조의 타당성을 검증하기 위해 PSpice 시뮬레이션을 수행하였고 제안된 구조의 우수성을 검증하였다.

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A Simplified Voltage Balancing Method Applied to Multi-level H-bridge Converter for Solid State Transformer (반도체 변압기용 멀티레벨 H-bridge 컨버터에 적용한 간단한 전압 밸런싱 방법)

  • Jeong, Dong-Keun;Kim, Ho-Sung;Baek, Ju-Won;Cho, Jin-Tae;Kim, Hee-Je
    • The Transactions of the Korean Institute of Power Electronics
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    • v.22 no.2
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    • pp.95-101
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    • 2017
  • A simple and practical voltage balance method for a solid-state transformer (SST) is proposed to reduce the voltage difference of cascaded H-bridge converters. The tolerance device components in SST cause the imbalance problem of DC-link voltage in the H-bridge converter. The Max/Min algorithms of voltage balance controller are merged in the controller of an AC/DC rectifier to reduce the voltage difference. The DC-link voltage through each H-bridge converter can be balanced with the proposed control methods. The design and performance of the proposed SST are verified by experimental results using a 30 kW prototype.

Switching pattern for decreasing switching loss in cascaded H-bridge multilevel PWM inverter controlled by sinusoidal pulse width modulation with multi-carrier waves (다중 반송파 정현 펄스폭 변조방식으로 제어되는 Cascaded H-bridge 멀티레벨 PWM 인버터의 스위칭 손실 저감을 위한 스위칭 패턴)

  • Choi, Jin-sung;Kim, Ki-du;Jung, Bo-chang;Kang, Feel-soon
    • Proceedings of the KIPE Conference
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    • pp.61-62
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    • 2012
  • 본 논문에서는 다중 반송파 정현 펄스폭 변조방식으로 제어되는 Cascaded H-bridge 멀티레벨 PWM 인버터의 스위칭 손실 저감을 위한 스위칭 패턴을 제안한다. 부하 담당 전력이 상대적으로 큰 H-bridge 모듈의 스위치는 저주파의 기본 출력 전압 레벨을 형성하도록 동작시키며, 부하 담당 전력이 상대적으로 작은 H-bridge 모듈의 스위치는 고주파의 PWM 파형을 기본파에 가감하여 출력전압 파형이 사인파에 가까워지도록 스위칭 패턴을 형성한다. 본 논문에서는 제안된 스위칭 패턴을 PD, APOD 방식의 다중 반송파 정현 펄스폭 변조방식으로 구현하여 Cascaded H-bridge 멀티레벨 PWM 인버터에 적용시키고 실험을 통해 기존의 스위칭 패턴에 비해 스위칭 손실이 개선됨을 증명한다.

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An Algorithm for Even Distribution of Loss, Switching Frequency, Power of Model Predictive Control Based Cascaded H-bridge Multilevel Converter (모델 예측 제어 기반 Cascaded H-bridge 컨버터의 균일한 손실, 스위칭 주파수, 전력 분배를 위한 알고리즘)

  • Kim, I-Gim;Kwak, Sang-Shin
    • The Transactions of the Korean Institute of Power Electronics
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    • v.20 no.5
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    • pp.448-455
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    • 2015
  • A model predictive control (MPC) method without individual PWM has been recently researched to simplify and improve the control flexibility of a multilevel inverter. However, the input power of each H-bridge cell and the switching frequency of switching devices are unbalanced because of the use of a restricted switching state in the MPC method. This paper proposes a control method for balancing the switching patterns and cell power supplied from each isolated dc source of a cascaded H-bridge inverter. The supplied dc power from isolated dc sources of each H-bridge cells is balanced with the proposed cell balancing method. In addition, the switching frequency of each switching device of the CHB inverter becomes equal. A simulation and experimental results are presented with nine-level and five-level three-phase CHB inverter to validate the proposed balancing method.

Estimation of Structural Behavior of the Long Span Temporary Bridge Superstructure Stiffened by Composite Double H-beam (2개의 H형강이 합성된 가설교량 상부구조의 구조거동 평가)

  • Lee, Seung Yong;Park, Young Hoon;Park, Sang Hyun
    • Journal of The Korean Society of Civil Engineers
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    • v.33 no.1
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    • pp.1-11
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    • 2013
  • In this study, in order to increase the span length, the temporary bridge which the center part of span is strengthened by small H-beam and the end part of span is strengthened by steel plate is designed and constructed. Real behavior of proposed temporary bridge is analyzed by field loading test. Analyzed shear buckling strengths and nonlinear behavior of suggested temporary bridge are compared with the those of general temporary bridge. From the field loading test results, it is analyzed that real static behavior of suggested temporary bridge is agree with the analyzed behavior which is considered in design process. Under the proposed design condition, it is investigated that the shear buckling strength of suggested temporary bridge is about 40% higher than that of general temporary bridge, and the ultimate strength of suggested temporary bridge is about higher than that of general temporary bridge. From the study results, it is concluded that the proposed temporary bridge can be applied by the needs of field condition.