A highly efficient AC-DC converter for small wind power generation systems using a brushless DC generator (BLDCG) is presented in this paper. The market standard AC-DC converter for a BLDCG consists of a three-phase diode rectifier and a boost DC-DC converter, which has an IGBT and a fast recovery diode (FRD). This kind of two-stage solution basically suffers from a large amount of conduction loss and the efficiency greatly decreases under a light load, or at a low current, because of the switching devices with a P-N junction. In order to overcome this low efficiency, especially at a low current, a three-phase bridgcless converter consisting of three upper side FRDs and three lower side Super Junction FETs is presented. In the overall operating speed region, including the cut-in speed, the efficiency of the proposed converter is improved by up to 99%. Such a remarkable result is validated and compared with conventional solutions by calculating the power loss based on I-V curves and the switching loss data of the adopted commercial switches and the current waveforms obtained through PSIM simulations.
Piezoelectric generators use direct piezoelectric effects that convert mechanical energy into electrical energy. Many studies were attempted to fabricate piezoelectric generators using piezoelectrics such as ZnO, PZT, PVDF. However, these various inorganic/organic piezoelectric materials are not suitable for bio-implantable devices due to problems such as brittleness, toxicity, bio-incompatibility, bio-degradation. Thus, in this paper, piezoelectric generators were prepared using a silk fibroin film which is bio-compatible by dip-coating method. The silk fibroin films are a mixed state of silk I and silk II having stable β-sheet type structures and shows the d33 value of 8~10 pC/N. There was a difference in output voltages according to the thickness. The silk fibroin generators, coated 10 times and 20 times, revealed the power density of 16.07 μW/cm2 and 35.31 μW/cm2 using pushing tester, respectively. The silk fibroin generators are sensitive to various pressure levels, which may arise from body motions such as finger tapping, foot pressing, wrist shaking, etc. The silk fibroin piezoelectric generators with bio-compatibility shows the applicability as a low-power implantable piezoelectric generator, healthcare monitoring service, and biotherapy devices.
This study was performed to verify the possibility of nitrification and denitrification in a single reactor. In batch type experiment, optimal point of experimental conditions could be found by performing the experiments. When supply location of microbubbles was located at half of width of the aeration tank and operating pressure of 0.5 bar, it was possible for zones in the aeration tank to be separated into anoxic and aerobic by controlling air suction rate according to operating pressure of the generator. To be specific, the concentration of dissolved oxygen (DO) in zone 1 and 2 of the aeration tank could be maintained as less than 0.5 mg/L. Also, in the case of concentration of oxygen in zone 3 and 4, the concentration of DO was increased up to 1.7 mg/L due to effects of microbubbles. In continuous flow type experiment based on the results of batch type experiments, the removal efficiency of nitrogen based on T-N was observed as 39.83% at operating pressure of 0.5 bar and 46.51% at operating pressure of 1 bar so it was able to know that sufficient air suction rate should be required for nitrification. Also, denitrification process could be achieved in a single reactor by using ejector type microbubble generator and organic matter and suspended solid could be removed. Therefore, it was possible to verify that zones could be separated into anoxic and aerobic and nitrification and denitrification process could be performed in a single reactor.
본 논문은 의사난수발생기로 사용할 수 있는 산술 시프트 레지스터(ASR, Arithmetic Shift Register)를 제안한다. 산술 시프트 레지스터는 $GF(2^n)$상에서 0이 아닌 초기 값에 0 또는 1이 아닌 임의의 수 D를 곱하는 수열로 정의한다. 그리고 이를 본 논문에서는 ASR-D로 표현한다. $GF(2^n)$상에서 $'D^k=1'$ 되는 t가 $'t=2^n-1'$로 유일하게 되는 비복원다항식이 ASR-D의 특성다항식이며, ASR-D의 주기는 $'2^n-1'$로 최대주기를 가진다 갈로이 선형 궤환 시프트 레지스터는 $ASR-2^{-1}$에 해당한다. 그러므로 제안하는 산술 시프트 레지스터는 갈로이 선형 제환 시프트 레지스터를 일반화한 것이다. $GF(2^n)$상의 ASR-D의 선형복잡도는 $'n{\leq}LC{\leq}\frac{n^2+n}{2}'$으로 종래의 선형 궤환 시프트 레지스터와 비교하여 안정도가 높다. 제안한 산술 시프트 레지스터의 소프트웨어 구현은 종래의 선형 제환 시프트 레지스터에 비하여 효율적이며, 하드웨어 복잡도는 동일하다. 제안한 산술 시프트 레지스터는 종래의 선형 제환 시프트 레지스터와 같이 암호, 오류수정부호, 몬테카를로 적분, 데이터통신 등 여러 분야에서 폭 넓게 사용될 수 있다.
In amorphous or microcrystalline thin-film silicon solar cells, p-i-n structure is used instead of p/n junction structure as in wafer-based Si solar cells. Hence, these p-i-n structured solar cells inevitably consist of many interfaces and the cell efficiency critically depends on the effective control of these interfaces. In this study, in-situ plasma treatment process of the interfaces was developed to improve the efficiency of a-Si:H solar cell. The p-i-n cell was deposited using a single-chamber VHF-PECVD system, which was driven by a pulsed-RF generator at 80 MHz. In order to solve the cross-contamination problem of p-i layer, high RF power was applied without supplying SiH4 gas after p-layer deposition, which effectively cleaned B contamination inside chamber wall from p-layer deposition. In addition to the p-i interface control, various interface control techniques such as thin layer of TiO2 deposition to prevent H2 plasma reduction of FTO layer, multiple applications of thin i-layer deposition and H2 plasma treatment, H2 plasma treatment of i-layer prior to n-layer deposition, etc. were developed. In order to reduce the reflection at the air-glass interface, anti-reflective SiO2 coating was also adopted. The initial solar cell efficiency over 11% could be achieved for test cell area of 0.2 $cm^2$.
금속 실리사이드 나노입자는 열적 및 화학적 안정성이 뛰어나고, 절연막내에 일함수 차이에 따라 깊은 양자 우물구조가 형성되어 비휘발성 메모리 소자를 제작할 수 있다. 그러나 단일 $SiO_2$ 절연막을 사용하였을 경우 저장된 전하의 정보 저장능력 및 쓰기/지우기 시간을 향상시키는 데 물리적 두께에 따른 제한이 따른다. 본 연구에서는 터널장벽 엔지니어링을 통하여 물리적인 두께는 단일 $SiO_2$ 보다는 두꺼우나 쓰기/지우기 동작을 위하여 인가되는 전기장에 의하여 상대적으로 전자가 느끼는 상대적인 터널 절연막 두께를 감소시키는 방법으로 동작속도를 향상 시킨 $SiO_2/Si_3N_4/SiO_2$ 및 $Si_3N_4/SiO_2/Si_3N_4$ 터널 절연막을 사용한 금속 실리사이드 나노입자 비휘발성 메모리를 제조하였다. 제조방법은 우선 p-type 실리콘 웨이퍼 위에 100 nm 두께로 증착된 Poly-Si 층을 형성 한 이후 소스와 드레인 영역을 리소그래피 방법으로 형성시켜 트랜지스터의 채널을 형성한 이후 그 상부에 $SiO_2/Si_3N_4/SiO_2$ (2 nm/ 2 nm/ 3 nm) 및 $Si_3N_4/SiO_2/Si_3N_4$ (2 nm/ 3 nm/ 3 nm)를 화학적 증기 증착(chemical vapor deposition)방법으로 형성 시킨 이후, direct current magnetron sputtering 방법을 이용하여 2~5 nm 두께의 $WSi_2$ 및 $TiSi_2$ 박막을 증착하였으며, 나노입자 형성을 위하여 rapid thermal annealing(RTA) system을 이용하여 $800{\sim}1000^{\circ}C$에서 질소($N_2$) 분위기로 1~5분 동안 열처리를 하였다. 이후 radio frequency magnetron sputtering을 이용하여 $SiO_2$ control oxide layer를 30 nm로 증착한 후, RTA system을 이용하여 $900^{\circ}C$에서 30초 동안 $N_2$ 분위기에서 후 열처리를 하였다. 마지막으로 thermal evaporator system을 이용하여 Al 전극을 200 nm 증착한 이후 리소그래피와 식각 공정을 통하여 채널 폭/길이 $2{\sim}5{\mu}m$인 비휘발성 메모리 소자를 제작하였다. 제작된 비휘발성 메모리 소자는 HP 4156A semiconductor parameter analyzer와 Agilent 81101A pulse generator를 이용하여 전기적 특성을 확인 하였으며, 측정 온도를 $25^{\circ}C$, $85^{\circ}C$, $125^{\circ}C$로 변화시켜가며 제작된 비휘발성 메모리 소자의 열적 안정성에 관하여 연구하였다.
IDDQ 테스트는 CMOS VLSI 회로에서 발생 가능한 여러 종류의 물리적 결함을 효율적으로 검출 할 수 있는 테스트 방식이다. 본 논문에서는 CMOS에서 발생 빈도가 가장 높은 합선고장을 효과적으로 검출할 수 있는 IDDQ 테스트 알고리즘을 이용하여 패턴 생성기를 개발하였다. 고려한 합선고장 모델은 회로의 레이아웃 정보에 의존하지 않으며, 내부노드 혹은 외부노드에 한정시킨 합선고장이 아닌 테스트 대상회로의 모든 노드에서 발생 가능한 단락이다. 구현된 테스트 패턴 생성기는 O(n2)의 복잡도를 갖는 합선고장과 전압 테스트 방식에 비해 상대적으로 느린 IDDQ 테스트를 위해서 새롭게 제안한 이웃 조사 알고리즘과 고장 collapsing 알고리즘을 이용하여, 빠른 고장 시뮬레이션 시간과 높은 고장 검출율을 유지하면서 적은 수의 테스트 패턴 생성이 가능하다. ISCAS 벤치마크 회로의 모의실험을 통하여 기존의 다른 방식보다 우수한 성능을 보였다.
This paper deals with the performance analysis of static compensator (STATCOM) based voltage regulator for selfexcited induction generators (SEIGs) supplying balanced/unbalanced and linear/ non-linear loads. In practice, most of the loads are linear. But the presence of non-linear loads in some applications injects harmonics into the generating system. Because an SEIG is a weak isolated system, these harmonics have a great effect on its performance. Additionally, SEIG's offer poor voltage regulation and require an adjustable reactive power source to maintain a constant terminal voltage under a varying load. A three-phase insulated gate bipolar transistor (IGBT) based current controlled voltage source inverter (CC- VSI) known as STATCOM is used for harmonic elimination. It also provides the required reactive power an SEIG needs to maintain a constant terminal voltage under varying loads. A dynamic model of an SEIG-STATCOM system with the ability to simulate varying loads has been developed using a stationary d-q axes reference frame. This enables us to predict the behavior of the system under transient conditions. The simulated results show that by using a STATCOM based voltage regulator the SEIG terminal voltage can be maintained constant and free from harmonics under linear/non linear and balanced/unbalanced loads.
The extension of design life among power plants is increasingly becoming a world-wide trend. Kori #1 unit in Korea is operating two cycle. It has two man-ways for tube inspection in a steam generator which is one of the important components in a nuclear power plant. Especially, stud bolts fur man-way cover have damaged by disassembly and assembly several times and degradation for bolt materials for long term operation. It should be evaluated and compared by ASME Code criteria for integrity evaluation. Integrity evaluation criteria which has been made by the manufacturer is not applied on the stud bolts of nuclear pressure vessels directly because it is controlled by the yield stress of ASME Code. It can apply evaluation criteria through FEM analysis to damaged female threads and to evaluated safety fer helical-coil method which is used according to Code Case-N-496-1. From analysis results, we found .that it is the same results between stress intensity which got from FEM analysis on damaged female threads over 10% by manufacture integrity criteria and 2/3 yield strength criteria on ASME Code. It was also confirmed that the helical-coil repair method would be safe.
A 300Wh class flywheel energy storage system using high Tc superconductor bearings(HTC SFES) is being developed by KIMM and KEPRI. HTC SFES consists of a flywheel rotor, superconductor bearings, a motor/generator and its controller, touch-down bearings, vacuum chamber, etc. Stiffness and damping values of superconductor bearings were experimentally estimated to be 67,700N/m and 29Ns/m respectively. The present HTC SFES was designed to have maximum operating speed of 33000 rpm, which is far above 2 rigid body mode critical speeds of 645rpm and 1,275rpm. Leaf-spring type touch-down bearing were utilized to have the system pass safely through the system critical speeds. It has been experimentally verified that the system can run stably up to 28,000 rpm so that HTC SFES is now expected to reach up to its maximum design speed of 33,000rpm without any difficulties. The Halbach array motor & generator has also been proven its effectiveness on transferring electrical energy to a rotaing composite flywheel in kinetic form.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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