본 논문에서는 입력 직류링크 전해 캐패시터와 power factor correction(PFC) 회로 없이 고효율과 고역률을 갖는 단일 전력 변환 직렬 공진형 AC-DC 컨버터를 제안한다. 제안된 컨버터의 1차측은 절연형 single-ended primary-inductor converter(SEPIC) 컨버터와 스위치의 서지 전압을 최소화하고 영전압스위칭을 위한 능동 클램프 회로로 구성되어 있다. 2차측은 큰전압 이득을 위한 배전압 회로로 구성되어 있으며 직렬 공진을 이용하여 다이오드의 영전류 스위칭을 달성함으로써 역방향 회복 문제를 해결 할 수 있다. 또한 별도의 PFC 회로와 입력 직류링크 전해 캐패시터 없이 제안된 역률개선 제어 알고리즘을 이용하여 간단한 구조로 고역률을 달성할 수 있다. 본 논문에서는 제안된 회로의 이론적 해석 및 시작품의 실험을 수행하여 타당성을 검증하였다.
본 논문은 중용량급 전원회로의 구성을 간략화 할 수 있는 절연형 AC-DC 컨버터의 구조와 그 제어 방법을 제안한다. 제안하는 회로의 구조는 병렬 전력 처리를 기반으로 한다. 병렬 모듈의 기능을 각각 AC 입력 전류의 위상을 제어하는 역률개선(PFC) 기능과, 콘덴서에 저장된 에너지를 이용하여 DC 전압을 생성하는 DC-DC 컨버터의 기능으로 분리한다. 병렬 모듈의 최종 출력단을 서로 직렬 연결하여, PFC 모듈이 생성한 전압과 DC-DC 컨버터 모듈이 생성한 전압을 서로 더해서 출력하는 구조이다. 이러한 구조를 통해서 기존의 병렬형 AC-DC 컨버터에 대비하여 반도체 소자의 내압을 감소시킬 수 있고, 최종 DC 전압의 동작응답특성 향상이 가능하다. 회로의 동작모드 분석이 실시되었고, 제어기 구현 방법이 제시되었다. 제안된 구조는 PDP 전원회로에의 응용을 위해서 400W(출력전압-200V, 출력전류-2A)급 실험용 회로를 구현하여 동작검증을 실시하였다.
인간형 로봇(Humanoid)은 인간과 유사한 구조를 갖고 있는 로봇으로, 이족 보행이 가능하고 양 손이 자유롭기 때문에 인간 생활 환경에 적용이 가능하다. 인간형 로봇은 이족 보행 로봇의 형태를 지니며 보통 20 자유도(DOF : Degree of freedom) 이상의 높은 자유도와 직렬형 링크 구조로 인해 로봇의 안정도를 해석하고 움직임을 제어하기가 어렵다. 이러한 이유로 이족 보행 로봇 동작의 안정도를 증가시키기 위해 로봇의 최적화된 동작 패턴 생성과 자세 제어 등이 연구 되고 있다. 본 논문에서는 범용 근사자의 특징을 갖는 신경망을 이용하여 이족 보행 로봇의 동작 패턴 생성 방법에 대하여 제안하였다. 실제로 계획된 동작을 토대로 6가지의 동작 패턴을 생성하였으며 컴퓨터 모의실험과 상용 이족 보행 로봇을 이용하여 생성된 동작 패턴의 안정도를 확인해보고 제안된 방법에 타당성을 검증하였다.
직렬연결형 다중레벨 컨버터(cascade multilevel converter)는 각기 절연된 DC전압원과 H-bridge 인버터가 한 단위를 이루고, 각 단위 인버터의 출력을 직렬 연결한 구조로서, 부하(전동기)에 정현파에 가까운 전압을 인가할 수 있는 시스템이다 각 H-bridge인버터의 DC전압원으로는 배터리 또는 커패시터등이 사용되는데, 일반적인 경우 각 H-bridge 컨버터의 입출력 파워가 틀려지게 되며, 따라서 DC전압간 불균형이 발생하게 된다. DC전압간 불균형이 발생하면 원하는 전압벡터를 정확하게 발생시킬 수 없게 되고, 고조파 하모닉이 만들어질뿐 아니라, 경우에 따라서는 DC전압원측에과 전압 또는 저전압 폴트가 발생할 수 있다. 본 논문은 N개의 H-bridge 인버터의 DC전압을 측정하지 않고, 전체 상출력 전압만을 측정하여 각 DC전압을 추정하고, 스위칭 패턴을 변경하여 DC전압을 평형화하는 방법을 제안한다. 모의실험을 통해서 알고리즘의 동작여부를 검증하였다.
In this paper, we propose new parallel mechanism of a 3 dimensional biped robot whose each leg is composed of two 3-dof parallel platforms linked serially. This proposed parallel mechanism is able to move freely in the man-made environment and is applied to various fields, such as medical, welfare, and so on. And a total weight of each leg is expected to be lighter than serial linked leg. One side leg consists of a 3-dof orientation platform and 3-dof asymmetric parallel platform. The former consists of three active linear actuators and seven passive joints, and the latter of two active linear actuators, one active rotational actuator and eight passive joints. Thus, there are two kinds of parallel platforms each chain's elements and active joint's positions are different for the biped robot to move freely like a serial link without the kinematics constraints. The effectiveness and the performance of the proposed parallel mechanism and locomotion trajectory are shown in computer simulations with a 12-DOF parallel biped robot.
LIGBT의 캐소드에 전류 제한 능력이 있는 LDMOS를 직렬 연결하여 LIGBT의 전류가 기생 사이리스터가 동작하게 되는 지점까지 증가하는 것을 억제함으로써 기생 사이리스터의 동작으로 인한 LIGBT의 불안정 동작 효과적으로 방지하는 새로운 구조의 LIGBT를 제안한다. 또한 턴-오프 시에 LDMOS의 전류 차단 능력에 의해 전류가 기존의 소자에 비해 빠르게 감소하는 효과로 인해 빠른 스위칭 속도를 얻을 수 있었다.
본 논문은 대용량에 적합한 직·병렬 구조를 가지는 공진형 고압 DC 전원장치에 대한 것이다 이 장치는 전력소자(IGBT)가 스위칭 할 때 발생하는 스위칭 손실과 EMI를 감소시키기 위해서 UC3879를 이용한 영전압 스위칭 (ZVS; Zero Voltage Switching)방식을 채택하였고 영전압 스위칭 위상차제어 직렬 공진형(ZVS PCS-SPI ; ZVS Phase Shifted Control Series Resonant Inverter)으로 동작시켜 고압변압기의 누설 인덕터와 기생 캐패시터를 이용하여 승압이 효과적으로 일어나도록 하였다 또한 고압부는 입력과 효과적으로 일어나도록 하였다 또한 고압부는 입력과 출력부분이 각각 병렬과 직렬로 구성되어 있어서 각각의 모듈이 독립적인 ZVS가 일어나도록 하여 대용량화가 용의 하도록 하였다 본 논문에서10kV/60kW급의 대용량 고압 DC 전원 장치를 구성하여 이를 증명하였다.
2족 보행로봇은 그 구조적인 특성상 인간 생활환경에 적용이 용이하며 바퀴형 로봇이 이동하기 어려운 환경에서도 이동이 가능하다. 그러나 2족 보행로봇은 높은 자유도와 직렬형 링크 구조로 인해 안정도 해석과 제어가 어려운 점이 있으며 이는 로봇을 제작하는데 있어 난점으로 작용한다. 본 연구에서는 로봇의 발바닥에 압력센서를 설치하여 ZMP(Zero moment point)를 측정하여 안정도를 판별하고 신경망 이론을 이용하여 보행 안정도를 개선하도록 로봇의 자세를 제어하였다.
기존 대부분의 회전형 3 자유도 메커니즘은 직렬 구조로서 해석은 비교적 용이하지만 처짐과 커다란 관성력은 주요한 약점으로 인지되고 있다. 이에 반하여 병렬 메커니즘은 여러 부속 체인을 가지는 구조로 인한 높은 강성과 무거운 엑츄에이터를 지면 가까이 설치할 수 있게 함으로서 상대적으로 적은 처짐과 적은 관성력을 가지는 반면에 상대적으로 기구학 및 동역학 해석은 매우 복잡한 것으로 알려져 있다.(중략)
본 논문에서는 연료전지용 전력변환 장치에서 높은 승압비를 구현하기 위하여 절연형 풀브릿지 컨버터의 고주파 변압기 2차측을 직렬로 연결한 새로운 DC/DC 컨버터와 이에 적합한 가변 위상변위 스위칭 방식을 제안하였다. 제안된 컨버터는 기존 방식에 비해 정류부와 필터부의 일원화가 가능한 구조로 출력레벨의 증가를 위해 컨버터의 수를 증가 하더라도, 수동소자의 수를 대폭 줄일 수 있다. 제안된 직렬 방식의 컨버터의 출력전압은 기존의 일정위상변위 스위칭 방식으로는 극성이 반대로 되는 구간이 발생하므로, 제안된 전력변환기에 적합한 간단한 가변 위상 변위 스위칭 방식을 적용함으로써, 출력전압의 감소문제를 해결하였으며, 시뮬레이션과 실험을 통하여 제안된 방식의 타당성을 검증하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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