본 논문은 Custom Power의 입력 전압 Sag 보상을 위해 사용되는 PWM Boost AC-AC 컨버터의 정적 특성 및 동적 특성의 모델링 및 해석을 다룬다. 특히 회로 DQ 변환 기법을 사용하여 기본파 영역에서 시스템의 특성을 모두 포함하는 등가회로를 구하고, 전압이득과 입력역률에 대한 해석적인 결과를 도출한다. 또한, 제어의 관점에서 유용한 일정한 동작점 하에서의 선형화된 상태방정식을 구한다. 끝으로, 시뮬레이션을 통하여 제안된 등가회로 모델링과 해석이 타당함을 확인하였다.
스위칭 PFC 컨버터는 전력의 질을 향상시킬 뿐 아니라 최대 효율을 얻기 위해 널리 사용된다. 하지만, 스위칭 PFC 컨버터는 심각한 EMI 문제를 발생시킨다. 본 논문에서는 이 문제를 해결하기 위해서 APW 기법과 RPWM 기법을 PFC Boost 컨버터에 적용하여 우수한 결과를 얻었다. 시뮬레이션과 실험 결과를 통해서 에어컨 시스템에서의 개선된 고조파와 저감된 EMI 효과를 보여준다.
본 논문은 최소의 스위칭 소자를 이용한 절연형 Full-Bridge (FB) buck-boost DC-DC 컨버터를 제안한다. 기존의 dual-bridge 방식을 이용한 buck-boost 컨버터와는 달리 본 논문에서 제안한 방식은 변압기 1차측에만 스위칭 소자를 사용하고 2차측에는 다이오드 정류기를 사용한다. 필요한 buck-boost 기능을 구현하기 위하여 입력단에 2개의 인덕터를 추가하여 2 phase interleaved 방식으로 동작을 한다. 500 W 의 prototype을 제작하여 본 논문에서 제안한 방식의 타당성을 실험적으로 검증 한다.
본 논문은 Custom Power의 입력 전압 Sag 보상을 위해 사용되는 3상 PWM Boost AC-AC 컨버터의 정적특성 및 동적 특성의 모델링 및 해석을 다룬다. 특히 회로 DQ 변환 기법을 사용하여 기본파 영역에서 시스템의 특성을 모두 포함하는 등가회로를 구하고, 전압이득과 입력 역률에 대한 해석적인 결과를 도출한다. 또한, 제어의 관점에서 유용한 일정한 동작 점 하에서의 선형화 된 상태방정식을 구한다. 끝으로, PSIM 시뮬레이션을 통하여 제안된 등가회로 모델링과 해석이 타당함을 확인하였다.
이 논문에서는 개선된 영전류 부스트 컨버터를 제안한다. 이 컨버터는 공진으로 인한 순환 전류를 보조 스위치와 인덕터를 이용해 보조 회로에만 흐르도록 하여 주스위치의 부가적인 도통 손실을 제거한다. 제한된 컨버터의 동작모드에 대해 설명하겠다. 또한 공진 파라미터의 설계를 설명하겠다. 제안된 컨버터를 5kw, 40kHz로 제작하여 실험결과를 토대로 확인하겠다.
본 논문에서는 새로운 소프트 스위칭형 PFC 벅-부스트 AC-DC 컨버터에 대해 연구된다. 제안된 컨버터에 사용된 제어스위치의 턴-온과 턴-오프는 부분공진 동작에 의해 소프트 스위칭으로 되어 스위칭 손실을 줄이고, 입력전류는 듀티율 일정제어에 의한 교류 입력전압의 크기에 비례된 불연속적 유사 펄스열의 정현파 형태를 가진다. 그 결과 컨버터는 효율이 증대되고 입력역률이 증대되는 효과를 가진다. 또한 제안된 컨버터의 출력전압은 제어스위치의 PWM 제어에 의해 조정되고 벅-부스트용 인덕터에 흐르는 전류는 불연속모드로 제어되어 제어회로와 제어기법이 간단한 장점이 주어진다. 제안된 PFC 벅-부스트 컨버터는 기존의 PFC 벅-부스트 컨버터와 비교되어 해석되고 컴퓨터 시뮬레이션과 실험을 통해 그 해석적 타당성이 입증된다.
이 논문은 새로운 인터리브 방식 삼상 절연형 고효율 부스트 컨버터를 제안한다. 이 컨버터는 삼상 전력변환 방식을 채택하여 보다 큰 전력전송 능력을 갖으며 각 상의 rms 전류값이 작으므로 전도손실도 작다. 이에 더하여, 삼상 부스트 컨버터의 인터리브 동작으로 인하여 입력 전류 리플이 줄어들고, 실효 동작 주파수의 증가로 필터소자의 크기가 작아져서 높은 전력밀도를 갖는다. 부스트 컨버터 출력의 각 상 전류는 제안된 3 상 PWM 구동방식에 따라 전류 연속모드로 동작하여 3 상 변압기로 통합된다. 이 컨버터는 전도손실이 작아 96% 이상의 효율로 동작하며 능동클램프의 작용으로 스위칭 손실도 역시 작다. 제안된 컨버터와 PWM 구동방식을 분석 및 시뮬레이션 하고 하드웨어로 제작하였다. 제작된 시제품을 500 W 급으로 실험하여 모든 설계검증 및 해석을 실시하였다.
본 논문은 철도 차량용 보조전원 장치의 부피 저감을 위하여 펄스 폭 제어가 포함된 공진형 LLC 컨버터를 제안한다. 철도 차량용 보조전원 장치는 가선에 연결되어 객차의 각종 전원을 공급하는 장치로써 객실 내의 전원과 절연이 필수적이다. 따라서 고효율의 절연형 DC/DC 컨버터인 LLC 컨버터가 적용되어 있으나, 가선의 큰 입력전압 변동에 대응하기 위해 스위칭 주파수의 변조 폭이 넓어질 뿐 아니라 제어 난도가 증가하는 단점을 가진다. 이러한 LLC 컨버터의 단점을 보완하기 위해 Boost+LLC 또는 Buck+LLC 컨버터의 두 단계의 전력변환을 통해 Boost 또는 Buck 컨버터가 LLC 컨버터의 입력전압을 제어하며, LLC 컨버터는 항상 공진 주파수에서 동작하도록 제어하는 시스템이 주로 사용된다. 본 논문은 3레벨 LLC 컨버터에 펄스 폭 변조를 적용하여 입력전압 제어를 달성하며, 이를 통해 기존의 시스템보다 부피 저감을 달성하는 방안을 제안한다. 제안된 방법은 전력변환 모의해석 프로그램인 PSIM 및 Matlab을 통해 검증되었다.
종래의 충전기 및 통신용 전원장치에 있어서 입력 역률을 개선시키기 위해 고 역률 컨버터(Power Factor Correction Circuit)가 제안되어 적용되고 있고, 이들 대부분 회로는 Hard Switching을 이용한 정류회로로, 입력역률 1제어와 입력전류를 정현파형을 만들 수 있지만 Switching Noise에 의한 전자파장해(EMI)와 스위칭손실 등의 문제를 안고 있다. 또한, 절연된 DC 출력전압을 얻기 위해서는 고 역률 컨버터 후단에 절연된 DC/DC 컨버터가 적용되어야 함으로써, 주 회로 및 제어회로가 다단으로 구성되는 등 복잡화되는 단점이 있었다. 본 논문에서는 이러한 단점을 극복하기 위해 역률보정회로(PFC)를 갖는 절연된 Single Stage 무손실 스너버적용 고주파 소프트 스위칭 컨버터를 제안하고자 한다.
본 연구는 다른 에너지원에 비해 출력전류가 커짐에 전압의 드랍이 심한 에너지원을 대상으로하며, 기존의 고효율특성을 갖는 공진형 컨버터가 듀티의 변화에 자유롭지못한 단점을 보안하기위해 캐패시터를 이용하여 기존의 공진형 Push-Pull 컨버터와 부분전압제어가 가능한 Boost컨버터 2대를 결합하여 입력전압의 변화에도 일정한 DClink전압이 형성되도록 하고 있다. 각각 컨버터의 출력전압은 입력전압에 따라 변동하지만 고효율을 위하여 공진형 컨버터부에서 전압할당이 크도록 구성 되었으며, 본 논문은 공진형 Push-Pull컨버터, Boost 컨버터의 동작원리 및 2대의 컨버터를 결합구성 할 경우의 전력의 분담 및 전체적인 제어원리를 다루며, 시뮬레이션을 통하여 이를 입증하고자 한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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