전원 측 전압강하/상승 (Voltage sag/swell)을 보상하기 위한 동적전압보상기(Dynamic Voltage Restorer)등의 직렬 보상기에서 스위칭으로 인한 인버터 출력전압의 맥동(ripple)을 제거하기 위해 LC 필터가 사용된다. 본 논문에서는 LC 필터에서 커패시터의 전압을 상태 궤환을 이용하여 제어하는 알고리즘을 제시한다. LC 필터의 이산시간 상태 방정식을 구한 후, 궤환 이득값을 구하는 과정이 z-평면에서 이루어진다. 그리고, 제어기의 계산지연을 고려하여, 상태 관측기를 설계한다. 제안된 제어기는 기존 직렬보상기와 달리 전류 센서를 필요로 하지 않기 때문에 경제적인 이점을 가지게 된다.
LC출력필터는 동적전압보상기(DVR)의 인버터 스위칭에 따른 전압리플을 억제하는 반면에, 전압제어 밴드폭에 제한을 가져온다. 이러한 두 조건을 만족시키기 위한 LC출력펄터의 컷오프 주파수 설계에 대하여는 지금까지 많은 연구가 이루어져 왔다. 그러나 적절히 설계 되어진 필터의 컷오프 주파수에 대하여 무한히 많은 수의 L-C 조합이 가능하며 그에 따라 서로 다른 특성이 나타나지만, 지금까지 분명한 해석적인 기초가 없이 현장의 경험에 의존한 설계를 하여 왔다. 본 논문은 DVR의 크기를 최소화 하면서 우수한 제어성능을 유지할 수 있는 LC출력필터의 설계 방법을 제안한다. 제안된 LC출력필터의 설계에 기초한 DVR 시스템을 구성하여 실험에 의하여 이론을 증명한다.
본 논문에서는 연료전지용 듀얼 부스트 컨버터의 전압제어루프의 피드백 루프에 디지털 필터를 도입하여 부하에 의해 발생하는 출력전압의 저고조파 리플성분을 제거한 측정값을 사용함으로써 입력전류의 저고조파 리플을 제거하고, 전류제어루프에 predictive deadbeat 제어기법을 적용하여 제어주기와 제어알고리듬 계산에 의한 시간적 지연에 의해 발생되는 동적응답특성의 저하를 최소화한다. 센서를 사용하는 대신 연료전지 스택에 공급되는 수소와 공기의 압력과 스택의 출력전류에 결정되는 연료전지의 전압-전류 특성곡선을 이용하여 부스터 컨버터의 입력전압을 계산하고 전류를 제어함으로써 연료전지 시스템의 성능을 최적화한다.
상태 공간 평균화법을 이용한 단상 인버터의 동적 모델링을 통해 제어 특성을 해석하고, 계통 연계시 인버터 출력 전압, 계통 임피던스, 계통 전압의 관계를 분석하여 시스템의 유효 전력과 무효 전력 흐름의 특성을 파악 하였다. 본 논문에서는 DQ 기반 전력제어 방법을 제안하였고 이를 근거로 전력 제어기를 설계하였다. 시뮬레이션을 통해 제안한 전력 제어 알고리즘의 타당성과 유용성을 검증하였다.
본 연구에서는 인공 신경 회로망을 이용하여 LCD 변수들의 값을 동적으로 변화시킴으로써 보다 개선된 전압 적정유지율을 얻을 수 있는 실시간 ULTC 제어전략이 개발된다. 제안된 전략에서는 수전전압의 변화에 따른 주변압기 송출전압 변화를 인식하는 ANNs, 그리고 ANNs로부터의 전압레벨과 배전선로들의 시간대별 변화패턴을 인식하여, ULTC의 정정치를 동적으로 결정하는 ANNg를 도입함으로서 보다 개선된 전압보상능력을 얻을 수 있도록 하였다. 개발된 제어전략의 성능을 평가하기 위해서 8개의 피더로 구성되는 시험 배전계통에 대해서 부하가 불규칙적으로 변화하였을때, 그리고 부하가 일정한 시간대별 패턴으로 변화하였을때의 ULTC의 전압 보상 전략이 모의된다. 인공 신경회로망은 Fortran 언어로 구현되며 시험계통에 대한 성능평가에서 유용한 결과를 입증하였다.
본 논문에서는 현재 전류원 HVDC로 연계되어있는 제주-해남 전력계통을 전압원 HVDC로 대체하였을 경우 동특성을 분석한 내용에 대해 기술하고 있다. 동적특성분석을 위해 EMTDC를 이용한 시뮬레이션모델을 개발하고 전압원 HVDC가 일정조류제어와 주파수제어를 수행할 때 유무효전력의 제어특성을 분석하였다. 전압원 HVDC 시스템은 전류원 HVDC와는 달리 컨버터 자체로 유무효전력을 독립적으로 제어할 수 있어 동기조상기와 캐패시터뱅크 같은 무효전력보상설비를 필요로 하지 않는다. 본 연구결과는 향후 전압원 HVDC 시스템의 설치를 검토할 때 활용 가능할 것으로 보인다.
PWM Buck AC-AC 컨버터는 최근 들어 전압 또는 전력 레귤레이터, 전자식 변압기, 위상 천이기와 같은 산업현장의 다양한 응용분야에 폭넓게 사용되고 있다. 본 논문에서는 이러한 PWM Buck AC-AC 컨버터의 정적 및 동적 모델링과 완전한 특성 해석을 제시한다. 먼저, 3상의 컨버터 시스템은 DQ 변환 기법에 의하여 모델링 되고 그에 따라 전압이득과 역률과 같은 기본적인 특성식을 구하고 제어를 위한 시스템의 상태 방정식과 전달함수를 구한다. 다음으로, 이러한 해석에 기초하여 매우 빠른 동적 응답을 갖도록 순시적인 듀티 변동이 가능한 feedforward-feedback 제어기법을 제안한다. 끝으로, 실험결과를 통하여 이러한 모델링과 해석 및 제어가 유효함을 확인할 수 있다.
근래 들어 모바일 임베디드 시스템의 기능이 다양화 되고 멀티미디어 응용 등의 사용 증대로 인해 시스템 가용시간의 연장을 바라는 사용자의 요구가 증가하고 있다. 본 논문은 모바일 임베디드 시스템의 효율적인 에너지 관리를 위하여 수행되는 응용프로그램의 종류를 고려한 통합전력제어 기법을 제시한다. 기존의 방법들은 CPU와 WMIC의 소모 에너지 절감을 위한 동적 전압 및 주파수 변경기법과 동적 전력모드 제어기법들을 따로 사용하거나 서로 관계가 없다는 가정하에 단순히 결합하여 시스템에 적용시켰다. 하지만 제시되는 매커니즘은 WNIC을 통하여 들어오는 네트워크 트래픽을 분석하여 응용의 종류를 판단한 후 판단된 응용의 특성을 반영하여 CPU와 WNIC를 적절한 전력모드로 동적으로 제어함으로써 시스템 레벨의 에너지 소모를 효율적으로 줄일 수 있다. 실험결과는 제시되는 매커니즘에 의해 기존의 CPU와 WNIC의 모드를 별개로 제어한 방법에 비해 BE (Best Effort) 응용, CBR (Constant Bit Rate) 응용, 그리고 Interactive 응용에 대해서 평균 9%, 최대 16%까지의 소모 에너지 절감 효과를 보였다.
낮은 전압에서 고속으로 동작이 가능한 고속 비반전 SOI 버퍼 회로를 제안하였다. 제안된 버퍼 회로는 효율적으로 연결된 보조 MOS 트랜지스터를 경유하여 바디 전압이 동적으로 제어된다. 소자 시뮬레이션을 수행하여 바디가 보조 MOS 트랜지스터로 제어되는 MOS 소자의 전류 구동능력을 보이고 기존의 다른 방식과 비교하였다. SPICE를 이용한 회로 시뮬레이션을 통하여 제안된 버퍼 회로의 지연시간 특성을 조사하고 같은 사양을 가진 기존의 SOI CMOS 버퍼 회로와 비교하였다. 같은 면적을 기준으로 하여 제안된 버퍼회로는 기존의 버퍼 회로에 비해 1.2 V의 동작전압과 2 pF의 부하용량에 대하여 약 36% 지연 시간 단축을 보였다.
본 논문은 영구자석 동기전동기의 동적 특성 개선과 토크 리플 저감 기법을 제안한다. 제안하는 방법은 영구자석 동기전동기의 인가전압과 토크의 관계를 수학적인 분석을 통해 유효 벡터 인가 시간을 결정하는 기법이다. 결정된 유효벡터 인가 시간과 동기전동기의 토크 오차와의 관계를 이용하여 최종적인 지령전압벡터를 계산한다. 계산된 지령전압벡터는 영구자석 동기전동기의 빠른 응답성과 우수한 정상상태 특성을 보인다. 시뮬레이션을 이용하여 제안하는 영구자석 동기기 토크 제어 알고리즘의 타당성을 확인한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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