• Journal of Power Electronics
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• 제19권5호
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• pp.1235-1247
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• 2019

Zero-Voltage-Switching (ZVS) operation for a Wireless Power Transfer (WPT) system can be achieved by designing a ZVS controller. However, the performance of the controller in some industrial applications needs to be designed tightly. This paper introduces a ZVS controller design method for WPT systems. The parameters of the controller are designed according to the desired performance based on the closed loop dominant pole placement method. To describe the dynamic characteristics of the system ZVS angle, a nonlinear dynamic model is deduced and linearized using the small signal linearization method. By analyzing the zero-pole distribution, a low-order equivalent model that facilitates the controller design is obtained. The parameters of the controller are designed by calculating the time constant of the closed-loop dominant poles. A prototype of a WPT system with the designed controller and a five-stage multistage series variable capacitor (MSVC) is built and tested to verify the performance of the controller. The recorded response curves and waveforms show that the designed controller can maintain the ZVS angle at the reference angle with satisfactory control performance.

• Journal of Power Electronics
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• 제19권2호
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• pp.363-379
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• 2019

Resonant converters have attracted a lot of attention because of their high efficiency due to the soft-switching performance. An isolated high step-up converter with secondary-side resonant loops is proposed and analyzed in this paper. By placing the resonant loops on the secondary side, the current stress for the resonant capacitors is greatly reduced. The power loss caused by the equivalent series resistance of the resonant capacitor is also decreased. Clamp diodes in parallel with the resonant capacitors ensure a unique discontinuous current mode in the converter. Under this mode, the active switches can realize soft-switching during both turn-on and turn-off transitions. Meanwhile, the reverse-recovery problems of diodes are also alleviated by the leakage inductor. The converter is essentially a step-up converter. Therefore, it is helpful for decreasing the transformer turn-ratio when it is applied as a high step-up converter. The steady-state operation principle is analyzed in detail and design considerations are presented in this paper. Theoretical conclusions are verified by experimental results obtained from a 500W prototype with a 35V-42V input and a 400V output.

• 대한기계학회논문집A
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• 제35권12호
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• pp.1537-1542
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• 2011

본 논문은 복합형 하이브리드 굴삭기를 위한 동력전달계 제어기법에 대하여 기술하였다. 하이브리드 굴삭기는 기존 굴삭기의 동력전달계를 하이브리드화 하여 연비향상 및 배출가스 저감을 목표로 개발되고 있다. 특히 복합형 하이브리드 굴삭기는 유압시스템의 일부를 전기시스템으로 대체하여 낮은 유압효율로 인한 에너지 손실을 줄일 수 있도록 구성되어 있다. 해당 굴삭기의 하이브리드 동력 제어기는 동력전달계의 동력 흐름을 관리하여 굴삭기의 연비를 향상 시키고, 슈퍼 커패시터의 충전량을 적절한 범위에서 유지하며, 기존 굴삭기에 준하는 성능을 유지하여야 한다. 이를 위하여 본 논문에서는 슈퍼 캐패시터의 충전량 기반의 서모스탯(Thermostat)형 제어기와 실시간 최적해를 이용한 ECMS 제어기를 설계하였으며 시뮬레이션을 통하여 그 성능을 검증하였다. 시뮬레이션 결과, 하이브리드 굴삭기의 연비가 대략 20% 이상 향상될 것으로 기대되며, 특히 등가 연료 개념을 이용한ECMS 제어기의 성능이 서모스탯(Thermostat)형 제어기에 비해 연비 및 슈퍼 커패시터 충전량 관리 측면에서 보다 향상된 것을 확인하였다.

• Journal of Power Electronics
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• 제15권5호
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• pp.1305-1317
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• 2015

Distributed generation systems (DGSs) have been getting more and more attention in terms of renewable energy use and new generation technologies in the past decades. The self-excited induction generator (SEIG) occupies an important role in the area of energy conversion due to its low cost, robustness and simple control. Unlike synchronous generators, the SEIG has to absorb capacitive reactive power from the outer device aiming to stabilize the terminal voltage at load changes. This paper presents a novel static VAR compensator (SVC) called a magnetic energy recovery switch (MERS) to serve as a voltage controller in SEIG powered DGSs. In addition, many small scale SEIGs, instead of a single large one, are applied and devoted to promote the generation efficiency. To begin with, an expandable mathematic model based on a d-q equivalent circuit is created for parallel SEIGs. The control method of the MERS is further improved with the objective of broadening its operating range and restraining current harmonics by parameter optimization. A hybrid control strategy is developed by taking both of the stand-alone and grid-connected modes into consideration. Then simulation and experiments are carried out in the case of single and double SEIG(s) generation. Finally, the measurement results verify that the proposed DGS with SVC-MERS achieves a better stability and higher feasibility. The major advantages of the mentioned variable reactive power supplier, when compared to the STATCOM, include the adoption of a small DC capacitor, line frequency switching, simple control and less loss.

• E2M - 전기 전자와 첨단 소재
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• 제16권9호
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• pp.64.2-65
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• 2003

A 4 nm layer of ZrOx (targeted x-2) was deposited on an interfacial layer(IL) of native oxide (SiO, t∼1.2 nm) surface on 200 mm Si wafers by a manufacturable atomic layer chemical vapor deposition technique at 30$0^{\circ}C$. Some as-deposited layers were subjected to a post-deposition, rapid thermal annealing at $700^{\circ}C$ for 5 min in flowing oxygen at atmospheric pressure. The experimental x-ray diffraction, x-ray photoelectron spectroscopy, high-resolution transmission electron microscopy, and high-resolution parallel electron energy loss spectroscopy results showed that a multiphase and heterogeneous structure evolved, which we call the Zr-O/IL/Si stack. The as-deposited Zr-O layer was amorphous $ZrO_2$-rich Zr silicate containing about 15% by volume of embedded $ZrO_2$ nanocrystals, which transformed to a glass nanoceramic (with over 90% by volume of predominantly tetragonal-$ZrO_2$(t-$ZrO_2$) and monoclinic-$ZrO_2$(m-$ZrO_2$) nanocrystals) upon annealing. The formation of disordered amorphous regions within some of the nanocrystals, as well as crystalline regions with defects, probably gave rise to lattice strains and deformations. The interfacial layer (IL) was partitioned into an upper Si $o_2$-rich Zr silicate and the lower $SiO_{x}$. The latter was sub-toichiometric and the average oxidation state increased from Si0.86$^{＋}$ in $SiO_{0.43}$ (as-deposited) to Si1.32$^{＋}$ in $SiO_{0.66}$ (annealed). This high oxygen deficiency in $SiO_{x}$ indicative of the low mobility of oxidizing specie in the Zr-O layer. The stacks were characterized for their dielectric properties in the Pt/{Zr-O/IL}/Si metal oxide-semiconductor capacitor(MOSCAP) configuration. The measured equivalent oxide thickness (EOT) was not consistent with the calculated EOT using a bilayer model of $ZrO_2$ and $SiO_2$, and the capacitance in accumulation (and therefore, EOT and kZr-O) was frequency dispersive, trends well documented in literature. This behavior is qualitatively explained in terms of the multi-layer nanostructure and nanochemistry that evolves.ves.ves.

• 대한환경공학회지
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• 제28권1호
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• pp.97-103
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• 2006

본 논문은 미세 오존 출력을 얻을 수 있는 자동제어형 오존발생장치의 제어기법을 제시하고, 또한 무성방전에 의한 오존발생장치의 유입공기를 공극에서 저온인 $2^{\circ}C$까지 냉각 하여 포화 확산도가 높은 고밀도 탈취용 오존을 발생시킬 수 있는 기법을 제시한다. 고주파수의 오존방전 노이즈에 의한 전원파형의 불량화를 보상하기 위해서 디지털 궤환 제어시스템을 구성하고, 방전관의 등가 커패시터의 전압과 전류를 검출하여 2중의 제어루프를 설계한다. 부하변동에 따르는 과도상태 응답특성을 개선하고 제어기의 연산 지연시간을 보상하기 위하여 연산시간을 전원장치 플랜트의 고유한 파라미터로 가정하여 플랜트모델에 포함시켜 모델링한다. 제안된 오존 발생기는 고농도 고효율의 오존방전 시스템의 입력전원에서 고주파방전노이즈가 제거되어 정현적으로 되며 2배 이상의 안정된 오존출력을 얻는 것을 실험적으로 입증한다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제7권4호
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• pp.616-624
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• 2006

본 논문은 집중소자가 결합된 결함접지구조를 갖는 초고주파 전송선로의 전기적 특성에 관하여 기술하고 있다. 주기구조의 일종인 결함접지구조를 전송선로에 삽입하면, 등가의 부가적인 인덕턴스와 캐패시턴스에 의하여 표준형 전송선로에는 없던 저역통과, 대역차단 또는 대역통과 특성이 발생하며, 전송선로의 전기적 길이가 늘어나는 지연파 특성이 나타난다. 여기에 다시 저항, 캐패시터, 인덕터와 같은 집중소자가 결합되면 공진주파수의 변화를 포함한 다양한 전송특성의 변화가 발생한다. 본 논문에는 결합되는 집중소자들의 값에 따른 DGS 전송선로의 특성 변화를 예측하고 실험적으로 검증하였다.

• 한국전자파학회논문지
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• 제19권2호
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• pp.214-222
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• 2008

일반적으로 손실이 없는 우형 전송선 모델에 직렬 커패시터와 병렬 인덕터를 삽입하여 만든 우좌형 전송 선로에 손실을 고려한 등가 회로를 제안한다. 제안된 식을 이용하면 원하는 주파수에서의 위상 조절이 가능하며, 단위 셀을 점차 늘려갈수록 발생하는 방사율에 대한 조정 역시 용이하게 된다. 단위 셀의 구조의 증가는 안테나의 배열과 같으며, 이러한 배열 구조에서는 균등한 방사가 요구된다. 따라서 방사율의 조정을 위한 식은 일반적인 마이크로스트립 기판에 제작된 평면 안테나에 비해 소형화된 안테나를 구성하는데 적용될 수 있다. 그리고 회로 시뮬레이션과 EM 시뮬레이션 사이에서 발생하는 방사율에 대한 편차는 수정된 식을 적용하면 부합된 결과를 얻을 수 있으므로 간단한 방사 구조의 설계시 간편하게 이용할 수 있을 것으로 기대된다.

• 대한전자공학회논문지SD
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• 제48권9호
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• pp.13-21
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• 2011

본 논문에서는 MEMS 용량형 각속도 센서용 프로그래머블 CMOS 인터페이스 회로를 제작하고, 이를 MEMS 센싱 엘리먼트와 결합하여 평가하였다. 본 회로는 10 bit 프로그래머블 캐패시터 어레이 를 이용한 전하 증폭기, 오프셋 미세 조정을 위한 9 비트 DAC, 출력 민감도의 미세 조정을 위한 10 비트 PGA를 내장하여, 오프셋 및 민감도 오차를 정밀 조정할 수 있다. 제작 결과 자동 이득 제어 회로를 포함한 자가 발진 루프의 정상 동작을 확인하였다. 오프셋 오차와 민감도 오차는 각각 0.36%FSO 와 0.19%FSO 로 측정되었으며, 잡음 등가 해상도와 바이어스 불안정도는 각각 0.016 deg/sec 와 0.012 deg/sec 으로 평가되었다. 본 회로의 조정 기능을 이용하여 MEMS 용량형 각속도 센서의 기생 용량으로 인하여 발생되는 출력 오프셋 및 출력 민감도의 산포를 감소시킬 수 있으며, 이는 센서의 양산성 및 수율 향상에 크게 기여할 수 있을 것으로 기대된다.

• Journal of Power Electronics
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• 제13권4호
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• pp.626-635
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• 2013

An analysis of the junction capacitance in resonant rectifiers which has a significant impact on the operating point of resonance circuits is studied in this paper, where the junction capacitance of the rectifier diode is to decrease the resonant current and output voltage in the circuit when compared with that in an ideal rectifier diode. This can be represented by a simplified series resonant equivalent circuit and a voltage transfer function versus the normalized operating frequency at varied values of the resonant capacitor. A low voltage to high voltage push-pull DC/DC resonant converter was used as a design example. The design procedure is based on the principle of the half bridge class-DE resonant rectifier, which ensures more accurate results. The proposed scheme provides a more systematic and feasible solution than the conventional resonant push-pull DC/DC converter analysis methodology. To increase circuit efficiency, the main switches and the rectifier diodes can be operated under the zero-voltage and zero-current switching conditions, respectively. In order to achieve this objective, the parameters of the DC/DC converter need to be designed properly. The details of the analysis and design of this DC/DC converter's components are described. A prototype was constructed with a 62-88 kHz variable switching frequency, a 12 $V_{DC}$ input voltage, a 380 $V_{DC}$ output voltage, and a rated output power of 150 W. The validity of this approach was confirmed by simulation and experimental results.