공통모드 전압 저감 및 누설전류 완화형 변압기 없는 태양광 인버터 연구

Transformerless PV Inverter for Common-Mode Voltage Reduction and Leakage Current Mitigation

연구 내용

태양광 연계에서 발생할 수 있는 공통모드 전압과 누설전류를 저감하는 변압기 없는 인버터 토폴로지를 제안하고, 제어 및 신뢰성 관점을 포함해 전력품질을 확보하는 연구

변압기 없는 PV 인버터는 무게·비용과 전력밀도 관점에서 유리하지만, PV 어레이와 인버터 접지 사이의 기생 커패시터를 통해 공통모드 전압 및 누설전류가 발생할 수 있습니다. 본 연구는 공통모드 전압을 저감하거나, 공통 접지/스위칭 셀 구조를 활용해 누설전류를 완화하는 토폴로지를 설계하고, PWM 및 구동 상태(예: shoot-through) 기반 제어로 파형 품질과 안정성을 확보합니다. 또한 과전류·스위치 스트레스와 고장 내성까지 포함해 실증 가능성을 검증하는 차별성이 있습니다.

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연구 흐름

초기에는 3상 2레벨 변압기 없는 인버터에서 공통모드 전압 경로와 누설전류 문제를 정리하고, 이를 줄이는 토폴로지 기법을 비교·분석하는 단계로 연구를 수행했습니다. 이후 누설전류 완화가 가능한 4-leg 스위치드-부스트 구조와, 커패시턴스 부담을 낮춘 싱글스테이지 공통접지 부스트 변압기 없는 인버터로 설계를 확장했습니다. 최근에는 멀티레벨 인버터에서 신뢰성(개방/단락 면역, 중첩시간 저감) 관점을 강화하여 그리드 연계 파형 품질과 운용 안정성을 함께 다루는 방향으로 진전되었습니다.

활용 가능성

활용 가능성은 알앤디써클 특화 AI 에이전트가 생성한 내용으로, 실제 연구 가능 여부는 연구실과의 논의가 필요합니다.

Transformerless PV 인버터 설계
Common-mode 전압 저감 제어
누설전류 완화 토폴로지
공통접지 기반 부스트 구조
멀티레벨 그리드 연계 인버터
고장 내성 향상 회로 설계
커패시턴스 저감 파형 안정화
인버터 스위치 스트레스 저감
전력품질 준수형 구동 전략
그리드 연계 실증형 전력전자 시스템