SRM(Swithed Reluctance Motor)은 회전자 위치와 동기 되어 여자 되어야 한다. 이러한 토오크 발생기구의 특성상 회전자 위치각에 대한 정보가 필수적이다. 회전자 위치각의 검출은 일반적으로 엔코더나 레졸버를 사용하나, 본 연구에서는 저 분해능 엔코더를 사용한 경우에도 고정도의 온, 오프 스위칭. 각을 제어하기 위해서 미소각 예측 및 미래 지향적 스위칭각도 제어기법을 제안하였다. 또한 이를 프로토 타입으로 구현하기 위해서 89C196의 HSO(High speed output) 기능을 사용하였다.
본 논문에서는, 태양광 AC 모듈 기반의 인터리브드 플라이백 인버터에서의 동기 정류기를 이용한 소프트 스위칭 제어 기법을 제안한다. 제안된 방식은, 동기정류기를 이용하여 다이오드의 전도손실을 줄이고, 1차측 주스위치의 ZVS(Zero Voltage Switching) 턴-온을 수행하여 스위칭 손실을 저감하였다. 본 논문에서는 제안된 시스템의 타당성을 이론적 분석과 시뮬레이션을 통해 검증한다.
본 논문에서는 3상 인터리브드 양방향 DC - DC 컨버터의 상제어 스위칭 기법을 제안하였다. 부하 변동에 따라 2상 또는 3상 인터리빙이 되도록 하여 소프트 스위칭은 물론 배터리 충방 전 전류에 포함된 전류 리플의 크기도 최소화하는 효과가 있다. 3[kW] 시스템에 대하여 전류 임계모드가 되도록 하는 인덕턴스 값을 유도하였으며 시뮬레이션을 통하여 제안한 방식의 타당성을 입증하였다.
본 논문은 유한요소 모델예측제어(FCS-MPC)의 샘플링 시간을 가변하여 표면부착형 영구자석 동기 전동기(SPMSM)의 토크 리플을 개선하고 스위칭 손실을 저감하는 가변 샘플링 시간이 적용된 모델예측제어 기법을 제안한다. 기존 FCS-MPC는 토크 리플을 저감하기 위해 고정 샘플링 시간을 짧게 설정하였다. 고정 샘플링 시간을 짧게 설정함에 따라, 전압벡터의 변경횟수가 증가하여 스위칭 손실이 증가하였다. 본 논문은 이러한 문제점을 해결하기 위해 가변 샘플링 시간이 적용된 FCS-MPC를 통해 토크 리플을 저감하고, 전압벡터의 변경횟수를 감소시켜 스위칭 손실을 저감하였다. 본 논문에서 제안하는 기법은 시뮬레이션을 통해 증명되었다.
일반적인 DC/DC 전력변환기의 스위칭 방식은 하드 스위칭 방식과 공진을 이용한 소프트 스위칭 방식으로 분류할 수 있으며, 하드 스위칭 방식은 스위치의 턴 온/오프시 스위칭 소자에 생기는 전력손실이 커서 효율 면에서 불리하며, 공진형 소프트 스위칭 방식은 별도의 리액터와 커패시터를 추가함으로서 시스템의 사이즈와 비용이 증가하는 단점이 있다. 본 논문에서는 이러한 단점을 극복하기 위해 새로운 스위칭 방식의 소프트 스위칭 방식의 Full-bridge 전력변환기의 구조를 제안하였으며, 제안된 소프트 스위칭 방식은 앞단의 벅 컨버터의 다이오드 전류시 영전압이 되는 구간에서 Full-Bridge 컨버터의 스위치를 교변 함으로써 리액터와 커패시터의 추가없이 소프트 스위칭을 이루어냄으로서 시스템의 효율과 신뢰성을 향상시킨다. 또한 제안된 절연형 소프트 Full-bridge DC/DC 컨버터의 타당성을 검증하기 위해 Psim을 이용한 시뮬레이션과 500[W]급 DC/DC 컨버터를 제작하여 DC/DC 컨버터의 효율이 우수함을 확인하였다.
전력 변환 시스템의 고효율, 고전력 밀도를 위한 많은 연구가 활발하게 되어 왔다. 스위칭 주파수를 높임으로써 컨버터의 소형화 및 경량화를 꾀할 수 있으나 스위칭 주파수를 높이게 되면 스위칭 손실이 증가하게 된다. 따라서 스위칭 손실을 저감하기 위한 기법이 적용되어야 한다. 본 연구에서는 이 중 부가적인 회로 없이 변압기의 누설 인덕턴스와 스위치의 출력 커패시터를 이용하여 영전압 스위칭이 가능한 영전압 스위칭(Zero-Voltage Switching) 위상천이(Phase Shift) 풀 브리지 컨버터를 이용하여, 영전압 위상천이 풀 브리지 컨버터의 동작원리를 해석하고 2kW의 출력을 갖는 영전압 스위칭 풀 브리지 컨버터를 설계한다. 각 모드별 동작을 스위치 도통 상태와 전압 전류 파형으로 분석하였다. 분석 결과, 영전압 스위칭이 도통 스위치들의 각 쌍 사이의 위상 변화에 의해 최대 효율을 달성하는 것을 확인하였다. 제안된 영전압 위상천이 풀 브리지 컨버터 설계를 검증하기 위해 컴퓨터 시뮬레이션 툴인 PowerSIM사의 PSIM을 이용하여 설계된 2kW 출력 전력을 갖는 영전압 스위칭 위상천이 풀 브리지 컨버터의 성능을 확인하였고, 실험을 통해 연구의 타당성을 입증하였다.
본 논문에서는 소프트 스위칭에 의한 새로운 고효율의 벅-부스트 DC-DC 컨버터에 대해 연구된다. 제안된 벅-부스트 컨버터는 기존의 벅-부스트 DC-DC 컨버터에서 문제가 되는 제어용 스위치의 스위칭 손실증대를 해결하기 위해 새로운 소프트 스위칭 기법이 적용된다. 소프트 스위칭 회로는 구조적으로 기존의 컨버터에 사용되는 벅-부스트용 인덕터와 스너버 회로를 변형 설계한 구조로써 회로구성이 간단하다. 제안된 컨버터에 사용된 제어스위치들은 부분공진의 동작에 의해 소프트 스위칭을 이룬다. 또한 컨버터의 출력전압은 제어스위치의 PWM 제어에 의해 조정되고 벅-부스트용 인덕터에 흐르는 전류는 불연속모드로 제어되어 제어회로와 제어기법이 간단한 장점이 주어진다. 제안된 벅-부스트 컨버터는 기존의 벅-부스트 컨버터와 비교되어 해석되고 컴퓨터 시뮬레이션과 실험을 통해 그 해석적 타당성이 입증된다.
최근 DC-DC 초퍼의 소형경량화 및 저소음화를 위해서 초퍼에 사용한 전력용 반도체 스위치의 스위칭 주파수를 증대시키고 있다. 이에 따른 스위칭 손실의 증대는 초퍼의 효율을 상당히 감소시키는 요인으로 주어진다. 이를 해결하기 위해 본 논문에서는 초퍼에 사용한 반도체 스위치의 턴-온, 턴-오프를 소프트 스위칭(영전류 또는 영전압 스위칭)으로 동작시켜 스위칭 손실을 최소화하는 새로운 고효율의 DC-DC 초퍼를 제안한다. 제안한 초퍼의 소프트 스위칭 동작은 스위치의 동작 시점에 부분공진 회로가 형성되어 인덕터의 전류와 커패시터의 전압이 영으로 될 때 스위치를 동작시키는 부분공진 기법이 적용된다. 또한 제안한 초퍼에 적용된 부분공진 회로는 승압용으로 사용한 인덕터와 스너버 커패시터에 의해 설계되어 초퍼의 회로 토폴로지가 간단하다. 컴퓨터 시뮬레이션과 실험결과를 통해 제안한 DC-DC 초퍼의 타당성이 입증된다.
본 논문에서는 전류품질 향상을 위해 다양한 전압벡터를 인가하는 모델 예측 제어 기반의 공간 벡터 변조 기법을 제안한다. 기존의 모델 예측 제어 기반의 전류제어는 제어주기 동안 하나의 스위치 상태가 인가되어 낮은 스위칭 횟수로 인해 높은 전류품질을 기대하기 힘들다. 이러한 이유로 본 논문에서 제안하는 방법은 공간 벡터도 상에서 전압벡터의 세분화를 통해 스위칭 횟수를 늘려 전류품질을 높일 수 있다. 또한 계통 위상각을 이용해 필요한 전압벡터만을 사용하여 비용함수를 계산하기 때문에 제어주기 동안 계산시간을 보장할 수 있다. 시뮬레이션을 통해 제안한 방법이 기존의 모델 예측 제어 기법의 전류제어 기법보다 향상된 전류품질을 보장하는 것을 검증하였다.
본 논문에서는 MMC-HVDC에서 스위칭 디바이스의 전류용량을 고려하면서 순환전류를 제어할 수 있는 새로운 제어기법을 제안한다. 불평형 전압 조건에서 유효전력과 무효전력에는 기본 주파수의 두 배에 해당하는 주파수 성분이 포함된다. 따라서 유효전력 제거를 위해 역상분 전류를 주입하되, 기존의 $I_{dc}/3$가 아닌 각 암의 유효전력을 계산하여 지령치를 인가하는 새로운 방식의 제어기법을 제안한다. 제안한 기법은 PSCAD/EMTDC를 이용한 시뮬레이션을 통하여 검증하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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