When a fire is detected by a sensor of a fire detector, the fire is notified to the manager through the siren. However, if the manager is not indoors, prompt action may not be taken in the event of a fire. In this study, we would like to propose a platform system for fire prevention applying IoT to prevent problems that arise when building manager is absent. This paper presents the structure and operation principle of fire prevention platform system design using IoT, describes the overall system design through fire detector H/W design, micom S/W design and Android application development, and is expected to develop a system that can respond a little faster in case of fire.

This paper proposes an open-phase fault control system using 3-phase neutral voltage. The proposed control system is designed as a new topology which uses the potential difference between neutral point and ground(G) of three phase. And the open-phase detection system is configured to Y-wiring of three capacitance devices of the same capacity to each line of three phase power source R-S-T. This paper also designs a mobile phone application for remote alarm of open-phase fault.

In this study, we develop a leakage current detection device of lighting installation. The reed switch using in proposed device is activated when the leakage current is generated. We also design a GUI system of a management computer using LabVIEW and administrator's mobile phone app based on IoT. As results, this study is to build an IoT convergence system and it aims to protect people and property by coping with leakage current fault in real time.

This paper studies on the development of an electric fire prevention system with the detection and alarm in case of parallel arc fault occurrence in low voltage distribution lines. The proposed detector has the characteristics of high speed operation responsibility and superior system reliability from composition using a large number of semiconductor devices. The line voltage is always feedback, and when an arc or a spark occurs, these are detected by the microcomputer. In addition, we design and develop algorithms using high speed and high precision microcomputer. A new conceptual control technique is adopted that RCD cuts-off by forming a forced short circuit between the phase voltage and ground in the event of an electrical accident. Some experimental tests of the proposed system also confirm practicality and the validity of the analytical results.

본 논문은 영구자석 동기전동기(PMSM) 센서리스 구동 시스템의 구동 재개 방법을 제안한다. PMSM의 센서리스 구동 시스템에서는 일반적으로 전동기의 역기전력을 기반으로 회전자의 속도와 위치를 추정한다. 하지만 PMSM이 회전 중인 상태에서 인버터의 동작이 중단된 경우에 구동을 재개하기 위해서는 회전자의 초기 속도 및 위치 정보가 필요하다. 따라서 본 논문에서는 인버터의 영전압 벡터를 인가하여 발생된 전류를 이용해 회전자의 초기 속도 및 위치 정보를 추정하는 PMSM 센서리스 구동 시스템의 구동 재개 방법을 제안한다. 제안하는 방법의 타당성은 시뮬레이션을 통해 검증한다.

본 논문은 DFIG기반의 가변속 양수발전소의 조속기, 터빈-수압관(penstock), 발전기/컨버터 및 시스템 제어기를 모델링하였으며, 발전기/컨버터 모델은 하나의 전류원과 임피던스로 등가화 되었다. 최적 운전 조건을 위한 터빈의 속도와 게이트 위치 지령치는 시스템 제어기를 통해서 얻을 수 있으며, 계통 전력의 지령치를 통해서 발전기/컨버터 모델의 전류 지령치를 만들며. 터빈 회전속도와 게이트 위치는 DFIG의 속도와 지령 속도의 비교를 통해 출력된다. 시뮬레이션 모델링을 통해 전력의 지령치 변화에 따라 계통의 전력과 터빈의 응답성을 확인하였다.

본 논문에서는 위치-속도 모드전환 제어기를 제안하고 이 제어기를 활용한 운동범위 제약을 가진 기계의 연착륙 방법을 제시한다. EGR 밸브와 같은 기계제품들은 이동할 수 있는 범위를 가지며 범위 내에서 위치를 제어한다. 위치제어 중 양끝 위치로 이동시 기계는 빠른 속도로 충돌할 수 있다. 속도가 빠르면 빠를수록 충돌 시, 충격력이 커지며, 충격력으로 기구물은 빠르게 마모되고 수명을 단축시킬 수 있다. 따라서 양끝 위치 이동 시, 일시적으로 속도를 제어할 수 있는 제어기가 필요하다. 제안된 위치-속도 모드전환제어기는 Hanus Scheme을 사용하여 모드전환 시, 범프효과로 인한 부작용을 감소시켰으며, 모드전환 이후 모드 전환된 제어기의 지령을 빠르게 추종한다. 마지막으로, EGR 밸브 양끝 위치 학습알고리즘에 적용시켜 시험하였다.

본 논문에서 계통연계형 태양광인버터에 적용되는 P&O와 InC의 2가지 MPPT 알고리즘을 주기에 따른 발전 특성을 비교하였다. MPPT는 태양전지 모듈 스트링의 전압과 전류를 검출하여 DC 링크로 전력을 전달하며, 이후 전력변환회로에 의해 계통연계가 이루어지기 때문에 계통연계 제어와 MPPT 제어는 서로 영향이 있다. MPPT 주기에 따른 발전 특성을 Psim 시뮬레이션을 통해 분석하였다.

본 논문은 일사량 변화 시, 최대 출력점을 추종하는 태양광 발전시스템의 동적 응답특성을 향상시키기 위해 가변 스텝 사이즈 기반의 P&O (perturb & observe) 알고리즘을 제안하였다. 제안된 기법은 일사량과 PV (photovoltaic) 전류 관계로부터 일사량 변화에 따른 최대 전력점 전류 $I_{MPP}$변화 특성을 이용하며, 새로운 I-V 곡선에서 PV 동작점을 최대 출력점으로 빠르게 이동시키는 고속모드와 정상상태 부근에서 정상상태 효율 향상을 위한 가변 스텝 모드로 구성된다. 시뮬레이션 및 실험을 통해 $500W/m^2$와 $1000W/m^2$ 일사량 증감 조건에서 제안된 MPPT(maximum power point tracking) 기법의 추종 성능을 검증하였으며, MPPT 주기가 2초이고 일사량 $500W/m^2$과 $1000W/m^2$ 증감을 할 때 추종시간은 약 30초 정도이며, 정상상태 PV 전압변동은 약 0.1V로써 일사량 변화 조건에서 제안된 MPPT 기법의 알고리즘 성능을 검증하였다.

본 논문은 모듈형 멀티레벨 컨버터 기반 특고압 직류 배전망의 수전 계통 사고 대응 기법을 제안한다. 수전 계통의 순간적인 저전압 및 단락 사고 발생 시 전력변환장치는 계통 전압의 정상화를 지원하기 위해 연계를 유지해야 하며 계통 측의 요구에 따라 전압 변동률에 따른 무효 전력을 공급해야 한다. 제안하는 기법은 계통 사고 발생 시 계통 코드에 따라 무효 전류를 공급하여 수전 계통의 전압 레벨 복구를 지원한다. 시뮬레이션을 통해 제안하는 계통 사고 대응 기법의 타당성을 확인한다.

본 논문에서는 고압 직류송전용 MMC에 오프셋 전압 제어를 적용하는 데 있어 3고조파 주입기법과 제안하는 가변오프셋 전압 제어 기법에 따른 시스템의 고조파 특성과 순환전류 특성에 대해 비교 분석한 내용을 기술하고 있다. 제안한 가변오프셋 전압 제어는 MI(Modulation Index)에 따라 오프셋 전압의 크기를 가변 하여 MMC 출력 상전압이 항상 N+1 레벨을 형성하는 기법이다. 제안하는 기법과 3고조파 주입기법의 비교를 위해 200MW MMC HVDC 시스템에 적용하여 PSCAD/EMTDC 시뮬레이션을 수행하였다. 제안한 기법은 오프셋 전압제어 적용에 따라 발생할 수 있는 고조파 특성에 있어 3고조파 주입기법에 비해 우수함을 확인하였다. 또한 제안하는 기법을 사용할 경우 오프셋 전압에 의한 4고조파 순환전류 저감이 가능함을 알 수 있었다.

본 논문에서는 전기자동차에 탑재된 배터리의 최대 출력 전류 산출을 위한 실시간 셀 스크리닝 알고리즘을 제안한다. 알고리즘을 통하여 배터리 팩을 구성하는 셀들 중 필수적으로 관리해야 할 셀을 선별하고 이를 최대 출력 전류 추정에 사용함으로써 안전성을 확보함과 동시에 연산량을 줄여 BMS의 부담을 완화하고 관리의 효율을 증대한다. 제안된 알고리즘은 시뮬레이션을 기반으로 유효성을 검증한다.

As the battery capacity requirement increases, battery cells are connected in a parallel configuration. However, the sharing current of each battery cell becomes unequal due to the imbalance between cell's impedance which results the mismatched states of charge (SOC). The conventional fixed-resistance balancing methods have a limitation in battery equalization performance and system efficiency. This paper proposes a battery equalization method based on dynamic resistance technique, which can improve equalization performance and reduce the loss dissipation. Based on the SOC rate of parallel connected battery cells, the switches in the equalization circuit are controlled to change the equivalent series impedance of the parallel branch, which regulates the current flow to maximize SOC utilization. To verify the method, operations of 4 parallel-connected 18650 Li-ion battery cells with 3.7V-2.6Ah individually are simulated on Matlab/Simulink. The results show that the SOCs are balanced within 1% difference with less power dissipation over the conventional method.

에너지 저장 장치에서 배터리의 효율적인 운용과 정확한 SOC 모니터링을 위해 배터리 노화 시 충전 미소용량과 방전용량의 회귀 모형 기반 배터리 방전 용량의 갱신을 통해 SOC 추정 기법을 제안한다. 본 논문에서는 전기적 노화 실험을 수행하였고, 충전 시 특정 전압 영역의 충전 미소 용량과 방전용량을 산출하여 미소용량과 방전용량의 상관관계를 확인하였고, 이를 통해 회귀모형을 모델링하였다. 모델링된 선형회귀모형을 적용하여 노화에 따른 SOC의 정확도를 향상시켰으며, 이의 검증을 수행하였다.

An integrated charger is used for bi-directional power conversion between an electric vehicle and a power grid. The proposed integrated charger works in a way that motor windings are utilized as filter inductances for charging/discharging of batteries in addition to the original purpose of motor drives. After a mathematical model of the integrated charger based on an dual winding induction machine (DWIM) is discussed, a current control method is designed for grid connection. The effectiveness of the proposed method is examined with simulation results.

본 논문은 High Altitude Electromagnetic Pulse (HEMP) 응용 분야에 적용되는 리튬 이온 베터리를 이용한 커패시터 충전전원 장치에 관하여 다룬다. 기존에 제안하였던 5.4 kJ/s 고전압 커패시터 충전기를 9 kJ/s 로 용량을 늘렸고, 고전압 커패시터 충전기 후단에 공진 충전 회로를 도입하여 2단 충전 구조로 펄스 방전 시 발생할 수 있는 역전압과 reflecting pulses로 부터 커패시터 충전 전원 장치를 보호한다. 제안하는 충전기의 성능은 시뮬레이션 및 기초 부하 실험을 통해 확인되었다.

전력 변환 장치에서 전자기파 장해를 막기위한 EMI 필터는 큰 부피를 차지하고 있기 때문에 이를 줄이는 것이 전력 변환장치의 제작 비용뿐 아니라 크기도 줄일 수 있어 전력 변환밀도를 높이는 유용한 방법이 된다. 기존에는 전력 변환 장치측면에서 스프레드 스팩트럼 및 소프트 스위칭을 구현하는 방법, 능동형 EMI 필터를 사용하는 방법 등이 제안되어 왔다. 하지만 공진형 컨버터의 경우 동작주파수를 흔드는 스프레드 스펙트럼을 사용하면 전압이득이 크게 영향을 받아 출력 전압의 제어 성능이 떨어진다. 본 논문에서는 공진형 컨버터에서 스프레드 스펙트럼을 구현하여 EMI 노이즈를 줄이는 동시에 원하는 출력 전압 제어 성능을 확보하기 위한 공진 탱크와 스프레드 스펙트럼 기법의 디자인 방법을 제안한다. 제안하는 디자인 방법의 타당성을 검증하기 위해 실험적으로 출력 전압제어 성능과 EMI 감소분을 보이고자 한다.

The Low Voltage DC-DC converters (LDCs) of the Electric Vehicles require high power density and high efficiency operation over the wide range of load and input voltage variations. This paper introduces a novel topology which combines three 1 MHz Half-Bridge (HB) LLC resonant converters and an Inverting Buck-Boost (IBB) converter to adjust the output voltage without frequency modulation. The switching frequency of the proposed converter is fixed at 1MHz to achieve a constant frequency operation for the resonant converter. In the proposed topology GaN FETs and planar transformers are employed to optimize the converter operation at high frequency. A 1 MHz/1.8 kW prototype converter is built to verify the feasibility and the validity of the proposed LDC topology.

본 논문에서는 낮은 스위치 전압정격과 넓은 전압범위를 갖는 800V/14V LDC용 새로운 소프트 스위칭 컨버터를 제안한다. 제안하는 컨버터는 입력이 직렬구조로써 입력전압의 절반으로 낮은 스위치의 전압정격을 갖기 때문에 600V의 Si-MOSFET를 사용할 수 있어 도통손실을 줄일 수 있으며 넓은 입력전압 및 부하영역에서 소프트 스위칭을 성취하여 높은 효율을 달성할 수 있고 변압기의 직렬연결로 된 커패시터로 인해 자화전류의 오프셋이 없다. 또한 2차 측의 DC 블로킹 커패시터에 인터리빙 방식을 적용하여 기존의 전류정격이 큰 문제를 해결하였다. 제안하는 소프트 스위칭 컨버터의 동작원리를 제시하고 시작품을 통해 본 논문의 타당성을 검증하였다.

본 논문에서는 입력전류를 센싱 받지 않아도 역률 보상을 하는 새로운 단일단 브리지리스 AC-DC컨버터를 제안한다. 제안하는 컨버터의 스위치는 전구간에서 ZVS(Zero Voltage Switching) 턴 온을 성취하며, 다이오드는 전구간에서 ZCS(Zero Current Switching) 턴 오프를 성취한다. 제안하는 컨버터의 넓은 범위의 출력전압 제어와 간단한 전력 제어를 위해 SDAB(Semi-Dual Active Bridge)기반의 모듈레이션 기법을 적용하였다. 1kW급 50kHz의 스위칭 주파수를 갖는 시작품을 통해 본 논문의 타당성을 검증하였다.

In two-stage single-phase inverters, inherent double line frequency component is present at both input and output of the front-end converter. Generally large electrolytic capacitors are required to eliminate the ripple. It is well known that the low frequency ripple shortens the lifespan of the capacitor hence the system reliability. However, the ripple can hardly be eliminated without the hardware combined with an energy storage device or a certain control algorithm. In this paper, a novel power-decoupling control method is proposed to eliminate the double line frequency ripple at the front-end converter of the DC/AC power conversion system. The proposed control algorithm is composed of two loop, ripple rejection loop and average voltage control loop and no extra hardware is required. In addition, it does not require any information from the phase-locked-loop (PLL) of the inverter and hence it is independent of the inverter control. In order to prove the validity and feasibility of the proposed algorithm a 5kW Dual Active Bridge DC/DC converter and a single-phase inverter are implemented, and experimental results are presented.

최근 무선전력분야에서도 고전력 시스템에 대한 적용 연구가 활발해지고 있다. 이러한 시스템 설계는 시뮬레이션 소프트웨어 프로그램으로 설계를 할 수는 있지만, 실험 검증을 위해서는 고전력 수전 설비 및 고가의 측정 설비가 필요하고, 하드웨어를 제작하려면 많은 시간과 비용이 필요하다. 본 논문은 척도변환을 이용하여 코일 형상을 포함한 하드웨어 구조는 최대한 유지하고 소자정격과 입력 전력을 축소하여 시스템 성능을 사전 평가하는 방법을 제안한다. 도출된 이론을 바탕으로 150W급 무선전력 전송 시스템을 대상으로 15W급으로 10 : 1 비로 축소 적용 가능함을 시뮬레이션 실험으로 검증한다.

본 논문에서는 무선전력전송시스템에서 Double-sided와 semi-bridgeless 정류기의 통합모델링 및 설계를 제안한다. 제안한 방식은 통합 모델링을 통해 제어기설계가 가능하며, 이를 통해 추가 회로가 없이 안정적인 출력전압제어가 가능하다. 본 논문에서는 구현된 모델링의 유효성 및 제어기 설계를 시뮬레이션에서 전압지령 변경과 Rising time 비교를 통해 검증한다.

일반적인 무선 전력 전송에서는 송신부와 수신부의 무선통신을 통하여 전력전달을 제어하나, TV와 같이 배터리가 없어 수신부의 통신모듈의 동작 대기가 어려운 전자 제품에는 적용하기 힘들다. 따라서 본 논문에서는 송신부와 수신부의 공진기를 LLC 트랜스포머 기반으로 설계하여 송/수신부간의 무선통신이 없는 근접 무선전력 전송 시스템을 제안하고자 한다. 제안하는 시스템에서는, 공진 주파수 근처의 설계된 주파수로 동작을 시켜, 수신기의 최소한의 저전압 보호 회로만으로도 약속된 기기간에 전력을 안정적으로 전달 할 수 있다.

본 논문에서는 높은 주파수로 동작하는 전기자동차 충전용 자기유도방식 무선전력전송 (inductive power transfer, IPT) 시스템의 2차 측 semi-bridgeless 정류기 (semi-bridgeless rectifier, SBR)의 설계 방법을 제안한다. 높은 주파수 동작 시 SBR에 발생하는 발열 문제와 역회복 현상에 대해 분석하고, 분석 결과를 바탕으로 SBR용 스위치의 설계 요구 사항을 제안한다. 제안하는 요구 사항을 만족하는 SBR 스위치를 최종적으로 설계하고, 3.3kW급 IPT 시스템 prototype을 이용하여 설계 결과를 검증한다.

본 논문에서는 inductive power transfer (IPT) 시스템 2차측 semi-bridgeless 정류기에 pulse density modulation (PDM) 제어를 적용하였을 때 1차측에 나타나는 영향을 최소화하기 위한 공진 네트워크 설계 방안을 제안한다. PDM 제어를 적용하였을 때 2차측 전류 리플이 증가하는 문제를 해결하기 위해 2차측 수신 인덕턴스를 증가시킴으로써 전류 리플을 저감하여 1차측 영향을 최소화한다. 이를 위해 적절한 설계 조건을 구하는 방안에 대하여 제시하고, 방안의 적용에 따른 1차측 영향을 시뮬레이션을 통해 분석한다.

위상천이 풀-브릿지 컨버터(PSFB converter)는 다양한 전원장치에 응용되고 있다. 하지만 2차측에 링잉(ringing)현상이 생겨 다이오드에 과도한 전압 스트레스를 유발하는 문제가 있다. 링잉 현상을 억제하기 위해 스너버 회로를 추가하여 사용해야 하지만 저항 값에 대한 주파수응답 해석이 이루어지지 않아 스너버 튜닝에 많은 시간이 소요되었다. 본 논문에서는 저항 값에 따른 스너버 회로의 주파수 응답특성 분석을 통해 링잉으로 인한 전압 스파이크를 최소화 할 수 있는 저항 값 선정 기법을 제안하며 PSIM/Matlab 시뮬레이션으로 검증한다.

저전력에 사용되는 Flyback 컨버터에서는 일반적으로 트랜스포머의 보조권선을 통하여 구동 IC에 필요로 하는 전력을 공급한다. 하지만, USB PD와 같이 5~20V의 넓은 출력전압을 가지는 경우 IC Vcc 정격 전압을 위하여 Linear regulator 사용이 필수적이나, 이는 소자발열 및 시스템 효율을 저하시킨다. 따라서, 본 논문에서는 출력전압 변동에 따라 변압기의 보조권선을 변환 시키는 회로를 제안하고자 한다.

The three level(3L) neutral point clamped (NPC) voltage source converter (VSC) topology is widely used for grid interface in high power wind energy due to its superior performance as compared to the two level(2L) VS. However, one of the major drawbacks of this topology is the unequal dispersion of loss and therefore the junction temperature among the power devices. The 3L ANPC topology derived from the NPC topology was proposed to resolve this drawback of unequal loss profile of 3L NPC. The 3L ANPC can work under various switching strategies. In this paper a comparative study of the various switching strategies of 3L ANPC using the recently developed 10kV IGCTs which has the capability to raise the current and voltage rating of the wind turbines is carried out. The comparison is performed using ABB make 10kV IGCT 5SHY17L9000 and PLECs simulations.

비엔나 정류기의 효율 개선을 위해 일반적으로 SVPWM이 가장 많이 사용되고 있다. 하지만 이보다 더 좋은 효율을 위해 스위칭 손실을 저감한 DPWM 기법에 대한 연구가 활발하게 진행되고 있는 상황이다. 본 논문에서는 DPWM 기법을 활용 시 발생되는 Power device의 손실을 분석하고, 커패시터 손실 및 수명을 추정 하는 연구를 진행했다.

본 논문은 SiC MOSFET 디바이스를 사용하는 전력변환장치에서 Rogowski 코일을 이용하여 SiC MOSFET 디바이스에 흐르는 전류를 측정하여, 과전류를 검출하고 게이팅 신호를 차단하는 기법에 관하여 연구한다. SiC MOSFET는 소자의 특성으로 보편적으로 사용되는 과전류 검출 방법인 DeSAT 적용이 어렵기 때문에 Rogowski 코일을 사용하여 스위치 전류를 측정, 과전류를 검출한다. 본 논문에서는 PCB패턴 Rogowski 코일의 설계 방법뿐만 아니라 Rogowski 코일과 적분기의 대역폭에 대해서도 논의한다. 실험은 직류링크 커패시터에 SiC MOSFET 스위치 레그를 병렬로 연결하고, 직류링크 커패시터에 직류전압을 충전 후 스위치 레그를 약 6us정도 단락시켜 SiC MOSFET에 과전류를 발생시킨다. 이 때, 제안한 Rogowski 코일을 이용한 과전류 검출 및 차단 기법의 적용 전후를 비교하여 동작 및 성능(검출 및 차단 소요시간)을 확인한다. 마지막으로 실험 결과를 통해 본 논문에서 제안한 PCB패턴 Rogowski 코일을 이용하여 과전류 검출 및 차단 기법이 검증되었다.

The power quality of Single Phase Grid-Connected Inverters (GCIs) has received much attention with the increasing number of Distributed Generation (DG) systems. However, the performance of single phase GCIs get degraded due to several factors such as the grid voltage harmonics, the dead time effect, and the turn ON/OFF of the switches, which causes the harmonics at the output of GCIs. Therefore, it is not easy to satisfy the harmonic standards such as IEEE 519 and P1547 without the help of harmonic compensator. To meet the harmonic standards a certain kind of harmonic controller needs to be added to the current control loop to effectively mitigate the low order harmonics. In this paper, the harmonic compensation is performed using a novel robust harmonic compensation method based on Digital Lock-in Amplifier (DLA). In the proposed technique, DLAs are used to extract the amplitude and phase information of the harmonics from the output current and compensate it by using a simple PI controller in the feedforward manner. In order to show the superior performance of the proposed harmonic compensation technique, it is compared with those of conventional harmonic compensation methods in terms of the effectiveness of harmonic elimination, complexity, and implementation. The validity of the proposed harmonic compensation techniques for the single phase GCIs is verified through the experimental results with a 5kW single phase GCI. Index Terms -Single Phase Grid Connected Inverter (SPGCI), Harmonic Compensation Method, Total Harmonic Distortion (THD) and Harmonic Standard.

This paper describes design of the 40-kV, 300-A solid-state pulsed power modulator for environmental applications. The modulator has been modified based on a solid-state pulsed power modulator with 150-A current capacity. To improve the pulsed power modulator, the discharge IGBT was changed. In addition, the gate driver was tuned according to the characteristics of the switch. Finally, experimental results proved the reliability of the modified solid-state pulsed power modulator.

This paper describes -40kV high voltage solid state pulse power modulator (SSPPM) for driving a magnetron, which is used as a RF power source of LINAC for cancer treatment systems. In case of the medical LINAC, small size and light weight are required. The SSPPM is 92 liters in size and weighs 50 kg. In this paper, S-band 2.6 MW magnetron load experiment is conducted and impedance matching was applied to obtain a smooth output current. Finally, the experimental results is discussed and the reliability of SSPPM is verified.

The harmonics and the DC offset in the grid can cause serious synchronization problems for grid connected inverters (GCIs) which leads not able to satisfy the IEEE 519 and p1547 standards in terms of phase and frequency variations. In order to guarantee the smooth and reliable synchronization of GCIs with the grid, Phase Locked Loop (PLL) is the crucial element. Typically, the performance of the PLL is assessed to limit the grid disturbances e.g. grid harmonics, DC Offset and voltage sag etc. To ensure the quality of GCI, the PLL should be precise in estimating the grid amplitude, frequency and phase. Therefore, in this paper a novel Robust PLL technique called Digital Lock-in Amplifier (DLA) PLL is proposed. The proposed PLL estimate the frequency variations and phase errors accurately even in the highly distorted grid voltage conditions like grid voltage harmonics, DC offsets and grid voltage sag. To verify the performance of proposed method, it is compared with other six conventional used PLLs (CCF PLL, SOGI PLL, SOGI LPF PLL, APF PLL, dqDSC PLL, MAF PLL). The comparison is done by simulations on MATLAB Simulink. Finally, the experimental results are verified with Single Phase GCI Prototype.

ITER AC/DC 컨버터는 토카막 시스템의 안전성 확보를 위하여 단락 조건에서의 높은 내구성이 요구된다. 단락시험은 크게 컨버터 출력단 단락시험과 컨버터 내부 단락시험으로 구분된다. 컨버터 출력단 단락시험은 단락시험 조건에서의 전력장치의 내구성과 브릿지 스위치의 전류 분배특성 및 Bypass 스위치 동작 특성을 확인하기 위한 것이며, 컨버터 내부 단락시험은 기계적 구조물 안전성 검증을 위한 것이다. ITER CS AC/DC 컨버터의 단락시험은 전기연구원에서 시행되었으며 본 논문에서는 컨버터 출력단 단락시험 결과를 소개하고자 한다.

ITER 토카막의 초전도코일에 전원을 공급하는 Plant는 CCPS (Correction Coil Power Supply System), TFPS(Toroidal Field Power Supply System), PFCS(Poloidal Field & Central Solenoid)으로 구성되어 있다. 각 Plant의 AC/DC 컨버터는 초전도 코일에 막대한 전류를 흘려 토카막 내에서 1억도에 달하는 열과 전자장의 압력으로 플라즈마상태의 수소를 결합시켜 핵융합에 도달하도록 한다. MCS(Master Control System)은 플라즈마가 핵융합을 잘 구현할 수 있도록 초전도 코일에 공급하는 전원을 총괄적으로 제어한다. 특히 PFCS MCS는 토카막 장치에서 다른 Plant와의 Interface가 복잡하여 설계 및 제작에 어려움이 많다. 본 논문에서는 PFCS MCS가 ITER의 설계요건과 국제기술기준에 맞게 설계하고, 제작하였는지를 확인하기 위해 공장에서 최종 검사하는 FAT(Factory Acceptance Test) 절차를 소개하고 여러 가지 시험을 통하여 평가한 내용을 보이고자 한다.

4Quadrant 동작하는 ITER CS, VS1, CC AC/DC Converter Local Controller는 전압제어 모드로 동작하며 초전도 코일에 제어된 전류를 충전, 유지, 방전하며 제어기 내외부 조건에 의한 보호 동작이 요구된다. 코일 전류가 제로 영역에 있을 때 플라즈마 붕괘로 인한 코일 전류 blocking을 방지하기 위한 순환전류 모드가 요구 되며 코일 전류에 따른 컨버터 브릿지의 동작모드가 결정된다. 본 논문은 RTDS를 이용하여 제어기의 성능을 검증한 내용을 논의하고자 한다.

ITER TF AC/DC Converter는 2Quadrant 동작하며 컨버터 변압기의 무부하 Tap chage position에 따라 출력 전압은 ${\pm}160V/68000A$, ${\pm}650V/68000A$ 2가지 출력 사양으로 동작한다. TF Local Controller는 2상한 동작과 변압기 Tap change 제어에서 높은 신뢰도를 요구 한다. 본 논문은 RTDS를 이용하여 TF 컨버터 제어기의 성능을 검증한 내용을 논의하고자 한다.

본 논문은 Polymer Dispersed Liquid Crystal (PDLC) 필름의 투과도 조절을 위한 전원 공급 장치 개발을 목적으로 한다. PDLC의 경우 블라인드를 대신하여 많이 사용된다. 따라서 계절, 시간, 날씨 등의 환경적 요인으로 사용자의 요구 및 필요에 의해 투과도 조절기능이 요구된다. 하지만 현재 시스템은 변압기를 사용하여 PDLC 필름을 구동시켜 투과도 조절이 어렵다. 본 논문에서는 인버터 출력의 듀티 비를 조절하여 PDLC 필름의 투과도 조절을 구현하였다.

본 논문은 다중 코일 자기장 합성 시스템에서 RMS 전류를 제한하는 방법을 제안한다. 해당 방법은 기존의 전류 지령의 위상을 바꾸지 않으면서 전류 지령의 크기를 줄여 RMS 전류가 원하는 범위를 넘어가지 않도록 한다. 또한 해당 방법은 자기장 합성 시스템의 특성을 고려하여, 일부 전류 지령이 제한되는 경우에 다른 전류 지령들도 같은 비율로 줄여주는 방법을 포함한다. 제안된 방식을 적용하게 되면 RMS 전류 지령이 정격을 넘을 때에만 전류를 제한하여 일반적인 상황에서 과도하게 전류를 제한하는 것을 개선할 수 있다.

국내 원자력 발전소의 비상전원공급을 위하여 대체교류디젤 발전기와 납축전지를 사용하고 있다. 납축전지는 온도, 방전 전류, 수명 및 안정성 등에서 리튬계열전지와 비교되고 있으며, 전기적 특성이 우수하고 안정성이 높은 리튬계열전지의 사용이 고려되고 있다. 본 논문은 원전의 비상전원 설계를 위하여 납축전지와 리튬계열전지의 전기적 특성을 비교 분석하였다.

리튬 인산철(LFP, $LiFePo_4$) 배터리의 경우 다른 종류의 배터리에 비해 내부 파라미터가 비선형적인 단점이 있다. 일반적인 배터리 등가회로 모델을 적용 시, 비선형성으로 인해 추정 성능이 감소한다. 배터리 등가회로 모델을 기반인 확장 칼만 필터(EKF, Extended Kalman Filter)를 통해 SOC (State of Charge) 추정 시 추정성능이 감소할 수 있다. 따라서 본 논문은 LFP 배터리의 SOC 추정 성능 향상을 위해 실시간 파라미터 관측기를 통한 배터리 등가회로 모델을 기반으로 EKF의 내부 파라미터를 분석하고 이에 따른 차등 모델을 제안한다.

Fast response, regenerative energy capturing and commercial maturity of battery characterize it as the best complementary source for hybrid Railway propulsion systems (HRPSs). Although all batteries which have been commercialized do exhibit these features, but on the band of comparative performance and optimization facilitation for HRPSs, every battery occupy different level. This paper is intended to identify the determinants of the performance level in order to select the best option among batteries for HRPSs.

본 논문에서는 원통형 NCA 리튬이온 배터리로 제작된 고출력 직렬조합 배터리팩으로 C-rate에 따른 전기적 특성 실험을 수행하였다. 방전 용량 프로파일 실험을 통해 배터리팩의 충/방전 C-rate가 배터리팩의 내부 파라미터에 어떠한 영향을 주는지 비교 분석한다. 실험을 통해 방전 용량과 전압 편차 파라미터를 측정한다. 전압 편차 그래프는 만방 구간과 만방 이후 휴지 구간의 셀 간 전압 편차를 중심으로 관찰하며 두 구간의 전압 편차를 비교한다. 3가지 파라미터를 비교하여 가장 효율적인 C-rate를 알아보았다.

최근 전 세계적으로 온실가스에 의한 환경 문제가 심각해짐에 따라 수송 분야에서 친환경 에너지를 사용하는 요구가 확대되고 있다. 철도분야에서도 이산화탄소 배출 통제와 더불어 추진에너지로서의 배터리의 사용을 검토하고 있고 관련된 연구가 증가하고 있다. 전기자동차에 비해 철도차량의 배터리는 대용량이 필요하며 철도운영 특성상 초기 도입 비용은 물론 유지관리 비용도 발생된다는 한계점이 있다. 본 연구에서는 배터리를 적용한 철도차량의 경제성을 높이기 위해 철도차량용 폐배터리의 재활용 방안에 대해서 연구해 보겠다. 이를 위해 현재 전기자동차분야의 폐배터리 재활용 동향에 대해 알아보고 철도차량용 배터리의 재활용 가능성을 검토해보겠다.

리튬 이온 배터리가 전기 자동차 및 다양한 어플리케이션에 적용됨에 따라 배터리 관리 시스템(BMS)의 중요도가 높아지고 있다. 리튬 이온 배터리의 SOC(State of Charge) 및 단자전압 추정은 BMS에서 필수적이며 다양한 알고리즘을 통해 연구되고 있다. 본 논문에서는 비지도 학습 알고리즘인 뉴럴 네트워크의 학습을 위해 특성 파라미터(Characterstic Parmeter)를 선정하였으며, 특성 파라미터의 학습을 통해 리튬 이온배터리의 단자 전압 및 SOC를 추정하였다.

The world market for BESS (Battery Energy Storage System) is growing rapidly, and battery technology is also developing. It is important to understand the battery characteristics and develop a control strategy to develop the optimal BMS (Battery Management System). In this paper, we compare and analyze the parameter characteristics of NCM LIB (Lithium Ion Battery) according to the temperature change.

배터리의 효율적인 사용을 위해 배터리 관리 시스템(BMS)는 중요하다. 그 중 배터리의 잔존 수명을 나타내는 지표인 SOH(State of Health)를 예측하기 위해 본 논문에서는 18650 리튬이온 셀에 전기적 노화 실험(Cycle Life Test)을 적용하였다. 방전 용량 및 저항 변화에 의한 SOH 변화를 인공 신경망(Artificial Neural Network)을 사용하여 예측하도록 설계하고 이에 대한 검증을 수행하였다.

배터리의 내부 파라미터는 외부환경 및 동작 영역에 따라 가변적인 특성이 존재한다. 이에 따라 배터리 모델의 추정성능이 결정된다. 본 논문에서는 두 개의 RC-ladder 전기적 등가회로 모델링을 이용하여 휴지구간, 방전구간 및 휴지구간에서 방정식 기반으로 추출한 파라미터의 비교 분석을 실시하고, 등가회로 모델기반으로 검증을 실시하였다.

본 논문은 단일 배터리의 발열량 추정을 위한 전기-열적 해석을 수행하였다. 셀의 물리적 특성, SOC별 저항에 중점을 두어 발열량 추정을 하였다. 실험과 시뮬레이션을 비교하여 제시한 모델과 발열 저항의 의미를 확립 및 검증하며 단일 배터리의 방전구간 발열량을 추정하였다.

원전 사고를 계기로 비상전원공급용 축전지의 중요성이 부각되고 있다. 본 논문에서는 비상전원공급용 축전지가 기존의 납축전지를 대신하여 리튬계열 축전지의 사용이 고려되는 상황에서 NMC($LiNiMnCoO_2$) 고용량 94Ah 각형 셀의 적용성을 판단하기 위한 기초적인 전기적 특성실험을 진행했다. 원전 비상전원공급용 축전지가 리튬계열 축전지로 사용 될 때의 최적의 C-rate를 찾기 위해 전기적 실험을 통해 분석하였다.

본 논문에서는 부하 분담, 신뢰성 및 효율 향상, 시스템 용량을 증가시키는 PCS 모듈 병렬 운전 방법을 제안한다. 병렬 운전을 할 때 모듈별 출력 전압, 전류 값들이 이상적으로 동일하지 않기 때문에 시스템 손실을 초래하는 순환전류가 필연적으로 발생하게 된다. 따라서 순환전류를 저감시키기 위해 모듈별 전력제어와 가상의 계수인 droop index를 이용하여 Load sharing이 잘 되는 제어 알고리즘을 이용하여 병렬 운전 방법의 타당성을 검증한다.

현재 친환경 신재생 에너지에 대한 관심이 점차 증가하고 있으며, 그중 태양광은 신재생 에너지 중 가장 많은 주목을 받고 있다. 본 논문에서는 태양광 발전 시스템에서 효율을 높이기 위해 최대출력 점을 찾는 MPPT 알고리즘에서 step size를 결정하는 새로운 방법을 제안한다.

본 논문에서는 넓은 입력전압 범위를 갖는 풍력발전기용 단상 무변압기형 PCS를 제안한다. 제안하는 풍력발전기용 PCS는 에너지 이용률과 고효율을 위하여 높은 승압비를 가지는 비절연 부스트 DC-DC 컨버터가 적용되었으며, 인버터의 공통모드 노이즈로 인한 누설전류를 저감시키기 위하여 바이폴라(Bipolar) 스위칭 방식을 적용하였다. 본 논문에서는 제안하는 풍력발전시스템의 타당성을 검증하기 위하여 9kW 시작품을 제작하여 실험하였다.

본 논문에서는 SiC를 이용한 신재생 에너지용 다중입력 PCS를 개발하였다. 제안하는 PCS는 풍력, 태양광, 배터리를 포함하는 다중입력 구조를 갖고 2단 방식으로 비절연 DC-DC 컨버터가 전압, 전류 및 양방향 제어를 하고 DC-AC 인버터가 단상 계통연계, 독립운전을 지원한다. 또한 SiC Mosfet을 사용하여 수동소자 크기를 최소화 하고 고효율 동작을 달성하였다. 제안하는 PCS의 동작모드를 제시하고 시작품을 통해 본 논문의 타당성을 검증하였다.

본 논문은 LCL 필터를 사용하는 계통 연계형 인버터의 제어기 설계에 대해서 제안한다. 계통 전류를 제어할 경우 댐핑 기법 없이 시스템이 안정할 수 있는 범위가 넓다. LCL 필터의 공진 주파수와 샘플링 주파수에 따라 시스템은 안정 영역과 불안정 영역으로 나눌 수 있다. LPF(Low Pass Filter)를 사용하는 경우 불안정 영역을 줄일 수 있다. 불안정 영역에서 LPF를 사용한 시스템의 안정성을 유지할 수 있는 전류 제어기 설계기법을 제안하고 시뮬레이션을 통해 타당성을 검증하였다.

본 논문에서는 병렬연결 인버터의 seamless mode transfer를 위한 제어기 설계를 수행하였다. 인버터의 경우 계통연계 모드에서는 전류원으로 동작하기 때문에 간접전류를 기반으로 제어를 실행하였고, 단독 운전에서는 인버터가 전압원으로 간주되기에 전압 제어가 필요하다. 또한 여러 대의 분산 발전원에 대해 동일 부하 분담을 위해 드룹제어를 이용하였다. 이러한 제어기들은 PR제어를 기반으로 하여 특정 주파수에 높은 이득을 가지게 하여 제어효율을 향상시켰다. 모드 변환 과정에 있어 전압의 변동을 최대한 줄이기 위한 제어 계획을 수립하였고, 이를 Psim 시뮬레이션으로 증명하였다.

본 논문은 인버터의 출력단과 계통사이에 비선형부하가 연결되어 있는 상황에서 계통 전류의 THD를 개선하기 위해 반복제어기를 적용한다. 반복제어기는 주기적인 오차를 모델링하고 미리 보상하여 정상상태시 오차를 줄이는 목적으로 설계된 제어기이기에 계통전류 THD 개선에 효과적이다. 본 논문은 인버터의 공급전력이 부하의 소비전력보다 큰 경우 또는 부하의 소비전력보다 작은 경우에도 계통의 전류 THD는 개선되도록 하는 알고리즘을 제안한다. 시뮬레이션의 결과를 통해 계통 전류의 THD 개선을 확인한다.

This paper presents a control method for grid-connected Active-NPC inverter systems. NPC (Neutral Point Clamped) is widely used in power conversion systems. NPC has a loss of switching elements and voltage imbalance. Active NPC has been proposed to overcome these drawbacks. ANPC changed the neutral diode to IGBT to reduce the switching loss. This paper modeled a grid-connected Acitve-NPC inverter systems and analyzed its performance. DSOGI PLL was used as a phase control method for precise control of grid link voltage. The proposed method is verified by PSIM simulation.

본 논문은 3상 AC 모터와 영구동기자석 모터제어를 위한 새로운 1200V, 5A/10A 지능형 전력반도체 모듈(Intelligent Power Module, IPM) 제품을 소개한다. 이 전력 모듈은 DIP(Dual in line)패키지의 DBC(Direct Bond Copper)로 구성되어 있으며 Silicon on Insulator, SOI type의 6 채널 게이트 드라이브와 6개의 IGBT, Diode로 구성되어 있다. 본 논문에서는 1200V, 5A/10A 의 새로운 전력반도체의 전기적 특성 및 드라이빙 퍼포먼스를 소개한다.

본 논문에서는 인덕션 쿠커의 토폴로지 중 하나인 직렬 공진 하프-브릿지 컨버터에 Wide-Bandgap 전력 반도체를 적용하여 전력 손실을 평가한다. 전력 반도체의 발전으로 Si-기반의 전력반도체를 대체할 GaN과 SiC의 Wide-Bandgap 소자들이 양산되고 있다. Wide-Bandgap 소자의 장점은 고주파수에서의 동작과 낮은 손실에 있다. 이에 인덕션 쿠커의 직렬 공진 하프-브릿지 컨버터에 Wide-Bandgap 전력반도체를 적용하여 전력 손실을 PSIM Thermal Module을 통해 평가하고 인덕션 쿠커에 적합한 소자를 선정한다.

철도챠량에서 일반적으로 사용되는 상용전원은 보조전원장치(이하 SIV)로 불리는 전력변환장치로부터 공급된다. 본 논문에서는 LLC 공진형 컨버터를 적용하여 스위치의 영전압 스위칭(Zero-Voltage-Switching, ZVS)을 통해 높은 효율을 달성하고, 고속스위칭에 의해 인덕터, 커패시터, 트랜스포머와 같은 소자의 부피를 줄이고 시스템의 효율을 높여 기존의 보조전원장치보다 약 40%이상 소형 경량화가 가능한 보조전원장치에 대한 연구를 소개한다.

본 논문에서는 새로운 MMC(Modular Multilevel Converter)용 SM(Sub-Module) 시험회로와 이를 제어하기 위한 제어기법을 제안한다. 계통연계형 MMC 시스템에서 한 상의 암(arm)에 흐르는 전류는 계통주파수의 2고조파 성분과 DC 전류를 포함하고 있다. 제안하는 시험회로는 암 전류를 선형적으로 근사화하고, 시험전류의 DC 성분을 제어하여 시험할 SM의 전압을 일정하게 유지한다. 시뮬레이션을 통해 제안하는 SM 시험회로와 제어의 타당성을 검증하였다.

Recently high magnetic flux is used for water treatment and medical treatment. The magnetic flux density reaches up to several Tesla. In this paper, high magnetic flux generator and detector are investigated. The target flux density is 7 Tesla. Proto-types are made and tested.

전압형 인버터의 경우 IGBT와 같은 전력용 반도체 소자를 사용하여 스위칭을 하게 되는데 이상적으로 on, off 되지 않기 때문에 시간 지연이 발생하게 되고, 공정 상의 이유로 기생 커패시터가 생성되어 사용자가 원하는 시간에 스위치의 on, off가 일어나지 않게 된다. 또한, 전압형 인버터에서는 스위칭 시에 윗단과 아랫단의 스위치가 단락되는 현상을 막기 위하여 데드타임이라는 여유 시간을 주게 되는데 이러한 요인들이 인버터의 비선형성을 일으키게 된다. 인버터의 비선형성은 사용자가 플랜트로 보내고자 하는 전압과 플랜트가 받는 전압 사이에 오차를 발생시키게 된다. 본 논문에서는 이러한 전압 왜곡을 보상하기 위하여 인버터로 전압을 직접 인가하는 방식을 통해서 전압 왜곡을 계산하고 실험적으로 얻어낸 정확한 데이터를 기반으로 수식에 대입하여 전압 보상을 진행한다. 본 논문에서는 측정 시퀀스를 하나의 알고리즘으로 구현하여 짧은 시간 내에 정확히 측정해 낼 수 있는 방식을 제안한다.

본 논문에서는 NPC (Neutral-Point-Clamped) 인버터와 ANPC (Active Neutral-Point-Clamped) 인버터의 특성과 성능을 비교 분석한다. ANPC 인버터는 기존의 NPC 인버터와 비교하여 스위칭 부하를 분산시켜 발열의 불균형을 해소하고 소자 수명을 증가시킨다. 기존의 NPC 인버터 시스템과 ANPC 인버터에 대하여 이론적인 특징과 성능을 분석하고 모델링과 시뮬레이션을 통하여 비교 분석한다.

This paper proposes the coupled inductor instead of four non-coupled inductors in each leg of the flying-capacitor modular multilevel converter (MMC) to reduce the dimension, weight and cost of the magnetic core. The simulation results have verified the effectiveness of the proposed coupled inductor.

This paper presents a method to estimate the parameter of permanent magnet synchronous motor using a least squares method. The approximate solution of the linear simultaneous equations is obtained by the pseudoinverse least squares method of the input current and output voltage data of the current controller. It is possible to obtain the current response of the same bandwidth to the general control target by using the Pole-zero Cancellation technique. This paper verifies the performance of the proposed method by comparing the results of estimation of parameters of different motors by simulation.

본 논문에서는 직렬형 Hot-Swap ESS(Energy Storage System)를 구성하는 전력 변환 시스템에서 전류 센서의 옵셋 오차가 제어 성능에 미치는 영향에 대해 살펴보았다. 양방향 DC-DC 컨버터와 DC-AC 인버터에서 전류 센서 옵셋 오차의 영향에 대해 분석하고, 컴퓨터 모의 시험을 진행하여 그 특성을 파악하였다.

유도모터의 벡터제어를 위해서는 회전자 자속에 대한 정확한 추정이 필요하다. 일반적으로 전압모델을 이용한 자속 추정기 구성하면 고속 구간에서 파라미터 오차에 대해 강인한 특성을 갖는다고 알려져 있다. 그러나 약계자 운전에서 부하가 증가할 경우 자속 추정에서 누설 자속에 의한 영향력이 커지게 되며, 심한 경우 누설 계속 오차로 인한 약계자 운전 불능을 야기시킨다. 따라서 본 논문은 유도모터의 누설계수 오차에 의한 벡터제어 성능 영향을 약계자 영역에 집중해서 분석하였다.

본 논문에서는 전압 피드백 보상에 의한 동적 과변조 기법의 성능 향상 방법을 제안한다. 전동기 구동 시스템에서 인버터는 선형 변조 영역에서 동작할 경우 단순히 전압 이득이 1인 전압 증폭기로 볼 수 있다. 그러나 과변조 영역에서는 기존의 동적 과변조 기법 적용 시 지령 전압에 대한 인버터 출력 전압의 비선형성으로 인해 전압 이득이 1보다 작아진다. 따라서 과변조 성능이 저하되는데 본 논문에서는 제한된 전압을 피드백 보상하여 과변조 성능을 향상시켰다. 이로 인해 구동 전동기의 출력 토크 성능 및 전류 제어 동특성이 향상될 수 있다. 제안된 방법을 800W PMSM(Permanent Magnet Synchronous Motor)의 약자속 제어에 적용하여 그 효용성을 확인하였다.

본 논문에서는 능동댐핑을 이용하여 영구자석 동기전동기(PMSM)의 회생 제동 시 기계적 마찰력을 이용한 브레이크와 같은 제동특성을 얻으면서도 최대한의 회생에너지를 얻을 수 있는 기법에 대하여 제안한다. 능동댐핑의 이득 값을 조정하여 가상으로 마찰력을 조정하였으며 최대회생이 가능한 이득 값의 기준을 정의하고, 시뮬레이션을 통해 가상 마찰력의 변화에 따른 감속 궤적 및 PMSM의 출력전력 변화를 확인하였다.

모델 예측전류제어 과정에서 공통모드전압을 저감 하기 위한 기존연구방안들이 제시되어 왔지만 두 상의 스위치 함수가 변동하는 데드 타임 구간이나 영 전압벡터 두 가지를 모두 저감시키지는 못하였다. 본 논문에서 제안한 모델예측전류제어는 영 전압벡터와 데드 타임에서의 공통모드전압을 고려하여 H8 인버터시스템에서 공통모드전압을 저감하였을 뿐만 아니라 영 전압 벡터 사용으로 인한 THD도 개선하였다. 모델예측전류제어를 적용한 H8 인버터 시스템의 공통모드전압의 저감과 출력전류 THD 개선을 시뮬레이션을 통해 증명하였다.

본 논문에서는 영구자석 동기 전동기의 온도 변화를 인공신경망을 통해 예측 및 추정하는 방법을 제시한다. 고정자와 회전자의 온도와 속도, 토크를 입력으로 하여 다음 샘플링 주기까지의 온도 변화를 출력하는 인공 신경망이 제시되었다. 여러 운전점에서 수집된 온도 데이터를 사용하여 훈련된 신경망은 임의의 온도를 시작 온도로 설정하고 출력인 온도 변화를 적분하여 현재의 온도를 추정한다. 제시된 방식은 시뮬레이션을 통해 검증되었고 훈련에 사용되지 않았던 운전경로에 대해 항상 $2^{\circ}C$ 이하의 추정 오차 성능을 보였다.

본 논문에서는 유도전동기의 토크 리플 및 스위칭 손실 저감을 위해 전압변조기법인 공간벡터변조(Space Vector Pulse Width Modulation, SVPWM) 기법과 불연속전압변조(Discontinuous Pulse Width Modulation, DPWM) 기법을 혼합하여 사용하는 새로운 변조기법을 제안한다. 제안하는 방식은 지령전압이 최대인 부근에서 SVPWM 기법을 사용하며, 나머지 구간에서는 DPWM 기법을 적용한다. 전 구간 단일기법을 적용할 때와 비교하여 제안하는 방식은 토크 리플 및 스위칭 손실을 효율적으로 저감시킬 수 있으며 시뮬레이션을 통해 타당성을 검증한다.

본 논문은 유연전극의 플라즈마 발생용 고전압 전원장치에 대한 연구이다. 유연전극의 플라즈마 발생용 고전압 전원장치는 가변 전압을 위해 투 스위치 포워드 컨버터와 주파수 변환을 위한 LLC 공진 컨버터로 구성된다. 유연전극의 경우 장비의 구조에 대한 자유도가 높기 때문에, 살균 및 멸균 효율이 높다. 다만, 유연전극은 길이와 재질에 따라 인덕턴스와 커패시턴스가 달라진다. 따라서, 유연전극의 정확한 모델링을 통해 공진 주파수의 최적화가 필요하다. 본 논문에서는 유연전극 길이와 재질에 따른 정확한 모델링을 통해 LLC 공진 주파수를 최적화하고, 실험을 통해 제안하는 유연전극의 플라즈마 발생용 고전압 전원장치를 검증하였다.

본 논문은 $6kW/L(98W/in^3)$의 전력밀도를 갖는 xEV LDC를 위한 절연형 DC-DC컨버터의 설계 방법을 제안한다. 부피를 가장 많이 차지하는 수동소자의 부피를 줄이기 위해 GaN소자를 적용하여 스위칭 주파수를 700kHz를 적용하였다. 또한 자속 상쇄 개념이 적용된 매트릭스 평면 변압기를 적용하여 변압기의 부피를 크게 줄일 수 있었다. 본 논문에서는 후보 토폴로지들의 비교를 통해 고 전력 밀도에 가장 적합한 토폴로지를 선정하였으며, 자속상쇄 개념 기반의 매트릭스 평면 변압기를 설계방법을 제안하였다.

제안하는 고승압 양방향 DC/DC 컨버터는 직류 탭리액터를 이용하여 인터리브드 형태와 유사한 승압형 컨버터로써 변압기 턴비를 작게 할 수 있어 고승압에 유리하다. 연료전지 응용분야에 적용가능하며 양방향제어가 가능하기 때문에 전기자동차와 같은 견인구동 응용분야에도 적용할 수 있는 장점이 있다.

This paper proposes a novel hybrid converter topology suitable for electric vehicle on-board battery chargers, which is a combination of the full-bridge (FB) and half-bridge (HB) LLC circuits. A full load controllability under wide output voltage range can be achieved with a small resonant inductance, which increases the efficiency and lowers the size and cost. Simulation results are shown to evaluate the dynamic performance of the proposed converter.

본 논문에서는 양방향 스위치 구조의 AC-AC 컨버터 토폴로지를 제안한다. 또한 데드타임 구간에서의 전류 패스를 확보하여 단락 현상 및 전류 스파이크 현상을 방지할 수 있는 커뮤테이션 기법을 제안한다. 전류 패스에 따른 회로를 각각 제시하고, 각 스위치의 스위칭 패턴을 유도한다. 모의 실험을 통해 제안된 커뮤테이션 기법의 타당성을 검증하였다.

본 논문에서는 넓은 범위의 입력전압에서의 빠른 응답속도를 가진 고승압 양방향 컨버터를 제안한다. 제안하는 시스템은 2대의 Buck컨버터와 SRC(Seris Resonant Covnerter)로 구성된 3-stage 구조이며, 고승압이 가능하고 넓은 입력전압 범위에서 고효율을 성취할 수 있다. 또한 제안하는 컨버터는 모든 전압범위에서 빠른 응답속도로 제어를 하며 CC(Constant Current), CV(Constant Voltage), CP(Constant Power) 및 Pulse 동작을 수행한다. 제안하는 양방향 컨버터의 1.8kW급 시작품으로 실험을 통하여 타당성을 검증하였고, 최고효율 96%, 정격효율 90.8%를 달성하였다.

Conventional buck-boost converter has the disadvantage that the output voltage is inverted. The single phase non-inverting buck-boost converter(SPNIBBC) used four swithes has H-bridge type Circuit. The output voltage is not inverted. The SPNIBBC can be controlled by the single carrier method and the dual carrier method according to the modulation method. In this paper, we have fabricated the converter and compared the efficiency according to the modulation method.

LLC 컨버터는 1차측 스위치의 ZVS, 2차측 다이오드의 ZCS를 만족하며 높은 Power density로 인해 여러 분야에서 각광 받고 있는 시기이다. 기존의 FHA를 통해 LLC 컨버터를 해석하여 전압이득을 구하고 이를 기반으로 설계를 하지만 실제로는 기본파 성분뿐만 아니라 고조파 성분을 포함하므로 다소 오차가 존재하게 된다. 따라서 이 논문에서는 기존의 FHA에서 반영하지 않았던 출력 캐패시터의 영향을 반영함으로써 보다 정확한 LLC 컨버터의 전압이득 곡선을 제안한다.

스위칭 주파수의 대역 확산 기법(Spread Spectrum Technique; SST)은 전력 변환 장치에서 스위칭 시 발생하는 전자 방해 잡음(Electromagnetic Interference; EMI)을 추가 소자 없이 저감할 수 있는 기술이다. 하지만 공진형 컨버터의 경우 공진 네트워크의 전압 이득이 스위칭 주파수에 의해 결정되므로 SST를 적용하게 되면 출력 전압 리플이 크게 증가하게 된다. 본 논문에서는 전류원 LLC 공진형 컨버터에 SST를 적용하여 EMI를 줄이는 동시에 출력 전압 리플을 현저히 줄일 수 있는 공진 네트워크 디자인 방법을 제시하고자 한다. 제안하는 전류원 LLC 공진형 컨버터는 200 W의 시작품을 통해 성능을 검증하고자 한다.

본 논문에서는 전기자동차 온-보드 충전기용 단상 cycloconverter-type high frequency link 컨버터의 전력 제어성능과 동적 응답특성을 개선하기 위하여 예측전류제어 기법을 적용한다. 배터리를 충전 및 방전하기 위하여 전력계통에 연결되는 V2G 충전기는 전압 변동, 고조파 왜곡 등의 외란 발생에도 강인한 동적 응답 특성을 유지하여야 한다. 예측전류제어 기법이 적용된 제어기는 계통 외란이 존재하는 경우에도 전력 레퍼런스를 빠르게 추적하고 정확한 듀티를 생성할 수 있으므로 우수한 동적 및 과도 응답특성을 갖는다. 제안하는 제어기의 성능과 파라미터 변동에 대한 민감도는 PSIM 시뮬레이션을 이용하여 평가되며, 여러 계통외란 상태에서 PI 제어기와 비교된다.

본 논문에서는 Carrier-Based Pulse Width Modulation(CBPWM)을 사용한 Active Neutral Point Clamped (ANPC) 인버터의 안정적인 고장 허용 운전을 위한 중성점 전압 균형 제어 기법을 제안한다. 제안된 기법은 ANPC 인버터를 구성하고 있는 전력 반도체 스위치의 고장으로 인한 고장 허용 운전 시, 출력 특성이 저하되는 문제점을 해결하기 위해 스위칭 조합의 재구성과 기준 출력전압의 변조를 통한 중성점 전압 균형을 유지한다. 제안된 기법의 타당성은 RT-BOX를 통한 HIL 시뮬레이터를 이용하여 확인하였다.

Droop control method is the conventional controller to solve the problem of current sharing error and voltage deviation that can occur in parallel connection of DC-DC converter. This paper compared V-I droop control with I-V droop control, which based on communication and confirmed the results through experiments.

대용량 전력 컨버터 시스템의 경우 전력 컨버터의 출력을 공통으로 연결하여 병렬로 전력을 공급한다. 그런데 이러한 병렬 연결형 전력 컨버터 시스템에서 별도의 부하 균등 제어방법을 사용하지 않을 경우 부하가 컨버터에 균등하게 분배되지 않기 때문에 많은 부하를 감당하는 컨버터의 경우 수명이 저하와 고장 또한 전체 시스템의 효율을 감소 시킨다. 때문에 보통의 병렬 연결 시스템의 경우 패시브한 방법으로 출력에 저항을 연결하여 저항 값을 조정하는 방법과 엑티브한 방법으로 마스터와 슬레이브를 구별하여 마스터가 출력 전류를 균등하게 보장하는 방법이 있다. 그러나 패시브한 방법의 경우 전력손실이 발생하고 엑티브한 방법의 경우 마스터와 슬레이브를 구별하여 생산하고 또한 마스터 고장의 경우 운영할 수 없게 된다. 본 논문에서는 전압센서의 게인을 기준 전압센서 값에 실시간으로 보정함으로써 적은 손실과 별도의 마스터 슬레이브의 구별없는 방법을 제안한다.

본 논문은 전기자동차용 2.8kW 양방향 LDC (Low-voltage DC-DC Converter) 개발에 대한 내용을 다루고 있다. 양방향 토폴로지는 충전소까지 갈 수 있는 전력이 부족할 때 저전압단에서의 전력을 공유함으로써 위급한 상황을 탈피할 수 있다는 장점이 있다. 양방향 LDC는 변압기에 의한 절연이 가능하고 에너지변환 효율이 높은 Full-bridge DC-DC Converter 방식을 선정하였다. PWM 스위칭 방식은 위상천이방식(Phase Shift PWM)을 사용하였고 기존의 2차측 다이오드를 MOSFET 스위치로 구성하여 양방향 전력전달이 가능하게 하였다.

본 논문에서는 전기자동차용 저전압 배터리 충전기(Low-voltage DC-DC Converter, LDC)에 적합한 입력 직렬-출력 병렬 구조의 능동 클램프 포워드 컨버터의 모델링 및 제어기 설계를 제안한다. 제안하는 컨버터는 모든 스위치에서 소프트 스위칭을 성취하기 때문에 높은 효율을 달성할 수 있다. 또한 누설 인덕턴스의 영향을 포함한 컨버터의 정확한 소신호 모델을 통하여 모델링 기반의 제어기 설계를 제시한다. 제어기의 시뮬레이션 및 3.2kW급 시작품의 실험을 통하여 제안하는 컨버터의 성능을 검증하였다.

전기자동차 배터리팩을 충전하기 위한 장치인 차량용 OBC(On-Board Charger)는 AC/DC 컨버터 기능을 담당하는 PFC(Power Factor Correction)와 DC/DC 전력변환 및 전기적 절연을 담당하는 Phase-Shifted Full Bridge Converter를 포함 한다. 현재 시중에 3.3kW급 OBC를 기준으로 규격화되어 생산되고 있지만 전기자동차의 배터리 용량이 날로 증가하고 전기자동차 보급, 사용률이 증가함에 따라 완속충전에 대한 요구가 높아지고 있다. 여기에 전력 인프라 시설 개선과 더불어 6.6kW급 완속충전이 보편화될 수 있게 된다. 차량용 OBC 공급업체에 있어서는 기존의 3.3kW급과 6.6kW급 OBC의 개발 중 어느 쪽에 중심을 둘지 고민에 대한 대안으로 기존의 3.3kW급을 모듈화하여 병렬운전하는 방법으로 6.6kW급 OBC 시장수요에 대응 할 수 있다. 본 논문에서는 3.3kW급 OBC 및 2병렬운전에 관한 시뮬레이션을 개발하고 분석하였다.

연속도통모드의 DC-DC컨버터 제어기 설계에 있어 평균모델링 기법은 복잡한 수식전개 및 해석의 수고로움 없이 비교적 간단한 기법으로 원하는 제어기 성능을 얻어낼 수 있는 장점을 가지고 있다. 본 논문은 평균모델링 기법을 이용하여 3가지 종류의 DC-DC컨버터의 제어기를 설계하는 기법을 제시하고 성능의 타당성을 시뮬레이션을 통하여 검증하였다.

본 논문은 태양광 기반의 '독립형 에너지 하우스'의 전체 전력 시스템과 태양광 외장재 모듈의 에너지를 효율적으로 최대 수급하기 위한 BIPV(Building Integrated PV)용 Optimizer의 개발에 대해 기술한다.