본 논문은 실제적인 변압기 운전환경에서 변화하는 승압형 인덕턴스를 실시간으로 추정하여 그 값을 통해 이득값을 계산하는 전향제어기를 제안하였다. 승압형 인덕턴스는 입력 전류의 변화분과 입력 교류 전압의 측정치만을 이용하여 추정되고, 그 값은 최소자승법을 적용하여 최적화 된다. 제안된 전향제어기는 변압기 운전 환경의 변화에도 강인한 제어가 가능하며, 입력 전류의 고조파 성분을 감소시켜 간섭현상에 따른 성능 저하를 최소화 할 수 있다. 제안된 기법의 타당성은 시뮬레이션과 실험 결과를 통해 검증하였다.
본 논문에서는 다수의 고주파 단상 변압기를 사용하여 다수의 독립된 직류 전압원을 만들 수 있는, 여러 다이오드 정류기와 연결된 풀 브릿지 DC-DC 컨버터에 대한 분석 및 제어 기법을 제안한다. 본 토폴로지의 경우 제어 대상인 2차단 직류단이 다수이지만 1차단 스위칭 회로가 하나의 풀 브릿지 회로이기 때문에 2차단 전압의 개별 제어를 위한 자유도가 부족하다. 이에 따라 다수 직류단 전압의 평균 값을 제어하는 방식이 사용된다. 이때, 각 직류단에 다른 용량의 부하가 연결되어 있는 상황에 대하여 상세한 분석이 필요하다. 본 논문에서는 제시된 토폴로지(Topology)를 하드 스위칭 기반의 DCM(Discontinuous Conduction Mode) 및 CCM(Continuous Conduction Mode) 동작의 경우에 대해 분석한다. 이를 바탕으로, 직류단 전압 제어를 위한 전향 보상 및 안티 와인드업을 포함하는 Integral and Proportional (IP) 제어기를 구성하고, 제어기 이득 및 전향 보상을 수식화 한다. 최종적으로 구해지는 제어기의 전달 함수를 통해, 제어기가 정확하게 설계되었는지 컴퓨터 시뮬레이션으로 검증한다.
본 논문에서는 PFC와 LLC공진형 컨버터로 구성되는 단상 AC/DC 정류기 시스템에서 발생하는 출력전압 120Hz 리플 저감에 관한 전향보상 제어기법을 제안한다. 제안하는 방법은 입/출력 전력 차이를 이용하여 DC-link의 전압 리플을 계산하고, 선형화된 LLC공진형 컨버터의 주파수 이득 곡선을 기반으로 120Hz에 대한 리플 성분을 전향 보상하여 저감 시키는 방법이며, 시뮬레이션을 이용하여 타당성을 검증하였다.
본 논문에서는 3상 계통형 컨버터의 비선형성을 제거하기 위한 전향보상 기법을 제안하였다. 기존 제어방식은 출력전압 지령을 램프함수 형태로 인가하는 기법을 사용하여 오버슈트 전압을 저감해 주었다. 또는 램프함수의 초기 시작점에 대한 오차를 보완하기 위해 옵셋을 램프함수 초기에 더해주어, 제어 시작 시 발생하는 약간의 리플 전류를 저감해주었다. 하지만 이러한 리플 전류의 근본적인 원인은 제어기의 시작이 0에서부터 증가하여 과변조가 발생하기 때문이다. 이로 인한 순간적으로 큰 리플 전류는 더 높은 정격의 커패시터를 필요로 하게 되고, 이는 커패시터의 크기, 가격을 높이며 뿐만 아니라 소자의 수명을 단축시키는 원인이 된다. 이러한 문제를 없애기 위해 제안하는 전향보상 기법을 적용하여 보다 선형적인 제어기를 구성하였다.
본 논문은 양방향 DC-DC 컨버터에서 출력 전류 응답성 향상을 위한 전향보상 기법을 제안하였다. 배터리의 충전 및 방전 수행 시, 안정적인 전압, 전류 제어를 위해 전향 보상은 필수적이다. 충전 모드일 때, 변압기 턴수비를 고려하여 1차측 스위치의 Phase shift 값을 전향보상 하였다. 방전모드 일 때, 전압 전달비와 변압기 턴수비를 고려하여 전향보상 하였다. 제안한 전향보상 기법은 시뮬레이션을 통해 검증하였다.
본 논문에서는 시스템의 광성 추정에 의한 가속도 전향보상 방법을 이용한 새로운 속도제어 기법을 제안한다. 제안된 가속도 전향보상 방법에 의해 속도제어기의 대역폭을 충분히 크게 할 수 없는 백터제어 유도전동기 구동시스템에서 속도제어 성능을 향상시킬 수 있고, 외란 토크에 대한 속도회복특성도 개선될 수 있다. 3.7kW 유도전동기 구동시스템에 대한 시뮬레이션과 실험을 통해 제안된 기법의 타당성을 확인하였다.
본 논문에서는 부하전류의 급격한 변화에도 안정적인 출력진압을 얻기 위하여 강압쵸퍼의 전압제어 기를 개선하는 방법으로 부하전류 전향보상기를 제시하였다. 제시된 부하전류 전향보상기의 특성을 확인하기 위해 메이슨(Mason)의 이득공식을 이용하여 기존의 전압제어기가 포함된 전체 시스템의 전달함수와 부하전류 전향보상기가 추가된 전체 시스템의 전달함수를 각각 근궤적선도와 보드선도 상에서 비교하였다. 그 결과 시스템의 극점이 개선되고, 공진주파수에서의 첨두값의 크기 및 절점주파수의 위상여유가 양호한 것을 확인하였다. 따라서, 제시된 제어기법이 강압쵸퍼의 정상상태 및 동특성을 향상시키고 출력에 나타나는 외란에 의한 영향을 감소시킨 것을 확인할 수 있었다.
본 논문에서는 무정전전원장치(UPS : Uninterruptible Power Supply 이하 UPS)에서 사용되는 단상인버터의 전압 제어기의 낮은 대역폭으로 인하여 발생될 수 있는 전압 위상 지연 문제를 해결한다. 제안하는 방법은 전압 명령에 대한 전향보상을 이용한 새로운 전압 제어기를 제안하고 이를 MATLAB Simulink를 사용한 시뮬레이션을 통하여 효과를 입증하였다.
본 논문은 BLDC 전동기의 고성능 속도제어를 위하여 외란 초크 관측기를 기반으로 한 속도 제어 방법에 대하여 기술하였다. 강성이 낮은 로봇 팔이나 추적 응용의 경우 시스템의 안정성 측면에서 속도 제어기의 이득 값을 크게 할 수 없다. 따라서 외란 토크 관측기를 이용한 전향 보상 방법을 이용하였다. 본 방법으로 속도 제어기의 이득을 충분히 크게 할 수 없을 때 외란 토크에 대한 속도 응답 특성을 향상시킬 수 있다. 결과적으로, 고성능 분야의 응용을 위한 BLDC 전동기의 속도 제어가 가능하게 된다.
본 논문에서는 무정전전원장치(UPS)에 사용되는 3상 PWM 인버터의 정전압 제어특성 향상을 위해 개선된 형태의 데드비트 제어방식을 제안하고 이의 설계를 수행한다. 일반적으로 UPS는 전압제어 루프 안에 전류제어기를 두는 형태의 이중 제어 루프 구조를 가지며, 빠른 과도응답 제어 특성을 얻기 위해 데드비트 제어기가 많이 적용되어 왔다. 그러나 전압, 전류의 이중 제어구조를 갖는 데드비트 제어기의 경우 동일한 극배치 특성으로 인해 기존의 제어 시스템은 불안정한 측면을 갖게된다. 이러한 제어특성의 개선을 위하여 분리된 극배치를 가지는 제어기구조를 제안하며, 이는 전압제어기 출력으로 1차 지수함수 응답을 사용하는 변형된 형태의 데드비트 제어기로 구성된다. 아울러 부하 변동에 따른 부하전류의 외란성분을 전향보상하기 위하여 전차원 외란 관측기를 설계하고 시뮬레이션 및 실험을 통하여 제안된 시스템의 우수성을 확인한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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