최근 들어 친환경 자동차 분야는 바야흐로 전기자동차 시대를 맞이하게 되었다. 이러한 전기자동차는 전지(battery)로부터 전력을 공급받아 전동기로 차량을 구동하는 구조로 되어 있어 전지를 충전하기 위한 충전기가 필수적이다. 이러한 충전기는 탑재형 충전기(on board charger)와 별치형 충전기(off board charger)로 분류된다. 보통 별치형 충전기는 급속충전용으로 3상 교류전원을 직류로 변환하여 최대 400A의 용량까지 사용할 수 있다. 본 논문에서는 자동차에 직접 장착되는 탑재형 충전기를 제안한다. 제안된 충전기는 상용전원을 입력으로 넓은 범위의 출력을 갖으며 고효율, 고역률, 고전력밀도의 충전기로 시작품을 제작하여 그 기능을 검증하였다.
Both ratio error and phase angle error in potential transformer(PT) are critically affected by used burden, connected in parallel to the secondary terminal of the PT. Thus precise measurement of burden value is very important for the evaluation of PT An automatic measurement system has been developed for the measurement of burden value and power factor of a burden. The ac voltage, current and power of the burden are measured precisely, and the burden value and power factor were calculated from these measured values. The resistance and inductance values of the tested burden are also calculated. The overall measurement uncertainties are calculated and reported with the burden value and power factor. The best measurement uncertainty for the burden measurement with the developed automatic measurement system was estimated to be 0.5 $\%$.
본 논문에서는 연료전지를 이용한 가정용 발전 시스템의 계통 연계를 위한 새로운 단상 인버터 시스템을 제안한다. 제안한 방식에 의해 역률 1에 가까운 전원 품질로 독립 운전과 계통연계 운전이 가능하고 자동 모드 전환시 최소의 과도상태를 갖는다. 또한 제안한 인버터 제어기는 연산이 적고 구조가 간단하여 저가격의 고정소수점 DSP로 구현이 가능할 뿐 아니라 정상상태 오차가 거의 없고 양호한 과도상태 응답특성을 얻을 수 있다. 제안한 계통연계형 인버터의 제어기에 관하여 기술하고 모의실험 및 실험에 의하여 그 타당성을 입증한다.
본 논문에서는 SMPS(Switch-Mode Power Supply)의 역률을 개선할 수 있는 power factor correction(PFC) IC를 설계하였다. 설계된 PFC IC에는 전원장치의 power MOSFET을 구동할 수 있는 기능 이외에도 과전압, 과전류 및 단락보호 기능이 포함되어 있다. 또한 시스템이 대기상태에 있는 경우, 전압 및 전류 feedback 제어에 의해 효과적으로 대기전력을 절감할 수 있도록 설계하였다. 설계된 PFC IC는 시스템이 대기상태에서 일정시간동안 부하변동이 없을 경우 이를 감지하여 자동으로 시스템을 off 시켜 대기전력 소모를 최소화 하는 기능을 포함하고 있다.
이 논문은 새로운 형태의 EV, PHEV용 탑재형 충전기를 제안한다. 입출력단의 절연을 위한 공진 컨버터와 역률 개선과 충전 전력을 제어하기 위한 벅부스트 컨버터의 2단 구조로 구성하였다. 벅부스트는 전압 스트레스 감소를 위한 2단 병렬 구조로 되어있으며, 낮은 입력전압에서의 효율개선과 벅부스트의 전류스트레스 저감을 위하여 LLC 2차 정류기 단의 모드변경으로 새로운 voltage doubler형식을 구현하였다. 제어기의 단순화와 사이즈 축소를 위한 DCM제어로 구현하였으며 파워부에서는 충전기의 수명을 고려하여 필름 커패시터만으로 구성하였다. 제안한 컨버터의 성능은 실험을 통하여 검증한다.
본 실험장치에 관한 이상의 이론과 실험을 통해 다음과 같은 결론을 얻을 수 있다. 1. 연산기로써 전류입력파형을 부경전류의 다소에 관계없이 일정진폭의 단형파로 변화시킴으로써 부경전류 0.01[A] 이상의 역율의 정밀측정이 가능하다. 2. 영구자석가동코일형 직류전류계를 사용하여 출력파형의 평균치들 얻음으로써 역율값을 0-1의 전절원에 걸쳐 평균 눈금으로 직독할 수 있다. 3. Fig. 19에서 알 수 있듯이 진력율이나 지력율에 관계없이 측정가능하며 모두 정의 눈금으로 읽을 수 있다. 4. 출력저항에서 역률 Relay 회로를 쉽게 도입할 수 있어 전기기계의 자동제어, 보호, 경보 등의 회로를 쉽게 적용할 수 있다.
에너지 소비 증가와 환경문제의 이슈화로 전력 산업의 고도화 및 에너지 고효율화에 대한 관심이 집중되고 있다. 이러한 요구에 따라 지능형 전력시스템과 같은 전력 IT 산업이 새로운 신 성장 동력산업으로 주목받고 있으며, IT 기반의 선진화된 고효율 전력 산업이 저탄소 녹색 성장으로 대표되는 국가 경쟁력 강화의 핵심 요소로 자리 잡고 있다. 지능형 전력시스템은 발전에서부터 송전 및 변전, 그리고 배전/수용가 시스템에 이르기까지 전력의 생산에서부터 소비에 이르는 과정에 자동제어, 센서, 통신망 등의 정보기술을 적용하여 효율적 전력관리를 수행한다. 본 연구에서는 유인 또는 무인변전소의 수배전반에 적용할 수 있는 실시간 전력감시(전류,전압,전력,역률,주파수), 환경감시(배수장수위, 국부적 위험지역의 온도등), 상태감시(진공차단기, 기중차단기의 이상 상태, 배수장 모터 작동상태 등) 등 통합관리 기능을 갖는 다기능 원격 관리시스템을 구현하였으며, 구현된 시스템의 평가를 통해 실제 현장적용 가능성을 평가하였다.
전기자동차용 배터리 충전회로에는 일반적으로 다양한 전력용 반도체 스위칭 소자들이 사용되고 있다. 따라서 사용소자의 비선형성에 기인하는 고조파 발생과 큰 피크전류, 낮은 역률 등으로 부근에 있는 전력시스템에 과도기전류나 파형 왜곡 현상을 발생한다. 그리하여 최근에는 기존의 정류회로에서 무시되었던 역율제어, 선 전류의 피크치 억제, 고조파 발생문제 등이 보다 중요하게 되었다. 따라서 본 연구에서는 기존의 문제점들을 해결하기 위해 전압 상승특성을 개선하고 역율이 0.97이상인 고역율 배터리 충전기용 콘버어터 회로를 제안하고자 한다. 제안된 시스템은 정류된 직류전압을 고주파 인버어터에서 교류 공진파로 변환하고, 고주파 트랜스를 통과한 전압을 다시 정류하여 직류전압으로 변환한다. 특히, 이러한 콘버어터의 사용효과는 역율제어에 의해서 크게 개선될 수 있는데, 납축전지를 이용한 실험을 통해 그 타당성을 입증하고자 한다.
발전기의 전압조정장치(AVR)를 이용하여 전압을 조절하는 방식은 기존 아날로그방식과 교체중인 디지털방식을 나눌 수 있다. 일반적으로 브러쉬레스형의 여자시스템을 이용하여 전압을 조절할 경우 전부하에 대하여 전압변동을 작게 하여야 한다. AVR의 제어방법으로 PID(비례-적분-미분)제어방식이 많이 사용되고 있다. 그러나 이 제어기법은 제어대상에 대하여 제어기의 파라미터를 조절하여 과도응답을 줄이고 있다. 따라서 제어대상이 달라질 경우 다시 제어기의 파라미터를 다시 설정해야하는 문제점이 있다. 본 연구에서는 제어대상의 파라미터 변동에 대하여 제어기의 파라미터를 재설정 필요없이 iPID(intelligent PID)제어기를 이용하여 발전기 AVR시스템에 적용하여 전부하 시에도 전압변동이 작은 응답을 얻도록 설계하고 시뮬레이션과 실험을 통하여 과도응답을 개선하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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