본 연구에서는 전기 자동차(EV : Electric Vehicle) 파워트레인의 에너지 변환 특성과 설계를 수행하였다. 그리고 EV 파워트레인의 동력원으로서 영구자석 매입형 동기 모터(IPMSM : Interior Permanent Magnet Synchronous Motor)를 대상으로 하였으며 제어를 수행하였다. IPMSM을 구동하기 위해서는 두 가지 영역인 일정한 토크와 일정한 출력(약계자) 영역이 사용되며, IPMSM을 위한 제어 시스템의 설계는 d-q 레퍼런스 프레임(벡터 제어)을 바탕으로 구성하였다. IPMSM의 두 영역에서 나타나는 모터 토크의 정적 특성을 결정하기 위해 IPMSM의 토크제어 시스템과 d축 전류 제어 시스템을 제안 및 구현하였다. 특성해석을 위해서 Matlab-Simulink 소프트웨어를 사용하였다. 최종적으로 실제 차량 사양을 기준으로 EV 차량 레벨 조건으로 변경하여 파워트레인 모델에 IPMSM을 적용하였으며 제안된 제어 시스템의 시뮬레이션 결과를 수행했고 특성을 분석하였다.
본 논문에서는 태양광발전의 3상 인버터의 동작특성을 해석하기 위하여, d-q좌표변환을 통하여 상태방정식을 유도하고, 출력제어를 위한 PI제어기를 갖은 전류제어 알고리즘과 인버터 설계에 대한 Sinusoidal PWM방식의 이론적 알고리즘 제시하였다. 이를 바탕으로 배전계통의 상용소프트웨어인 PSCAD/EMTDC를 이용하여 태양광발전의 모델링을 수행하였다. 그리고 시뮬레이션 결과와 이론적인 수치해석과의 비교, 분석을 통하여 본 연구에서 제시한 모델링의 유효성을 확인하였다.
이 논문은 새그 전압 발생 시 피크 전압을 빠르게 검출하여 Mode Conversion을 빠르게 하기 위한 방법을 제시한다. 기존의 새그전압 검출기법은 DPLL의 D-Q 동기좌표변환을 이용한 방법을 사용한다. 그러나 이 방법을 사용하게 되면 지연시간이 길기 때문에 전압강하가 발생하였을 때 순간적으로 전압강하인지하지 못해 순간정전이나 고조파 등을 생성할 수 있다. 이러한 전압 강하 검출의 지연시간을 짧게 줄인 전압강하 검출기법을 연구하였다.
본 논문은 2차 고조파 주입을 적용한 고선형의 균형적인 자체 발진 혼합기(SOM)를 제안하였다. 제안한 SOM은 발진을 위하여 균형적 공진기 구조인 H-슬롯 결함 접지면 구조로 설계하였다. H-슬롯 결함 접지면 구조는 높은 Q 계수를 가지므로 발진기의 낮은 위상 잡음을 제공하기에 적합한 구조이다. 혼합기는 균형적 국부발진기(LO) 신호가 RF 입력 포트에 영향을 주면 안 되므로 LO-RF 신호의 격리에 좋은 단일 평형 혼합기를 활용하였다. 또한, 제안한 SOM은 선형성 향상을 위해 IF의 2차 고조파 주입을 위하여 서로 다른 피드백 경로를 사용하는 두 가지 방법을 제안하였다. 첫 번째 방법은 입력 파워 -20 dBm의 5 GHz RF 입력 신호일 때 226 MHz IF에서 3.08 dB의 변환 이득을 실현하였고, 두 번째 방법으로는 입력 파워 -20 dBm의 5.2 GHz RF 입력 신호일 때 423 MHz IF에서 2 dB의 변환 이득을 달성하였다. 두 가지 방법 대한 측정 결과, 3차 혼변조 왜곡(IMD3)는 각각 61.8 dB, 65 dB로 나타났다. 따라서 제안한 SOM은 2차 고조파 주입 기술을 적용하지 않은 것에 비해 두 가지 방법 각각 IMD3가 18.8 dB, 21 dB로 개선되었으므로 향상된 선형성을 보여준다.
본 논문에서는 하나의 트랜지스터로 발진과 주파수 혼합이 동시에 이루어지는 self-oscillating-mixer(SOM) 방식을 적용하여 높은 변환 이득을 갖는 X-band 도플러 레이더를 설계하였다. SOM의 위상 잡음 특성을 향상시키기 위하여 ${\lambda}/2$ slotted square patch resonator(SSPR) 공진기를 제안하였으며, 동일 주파수에서 기존 공진기에 비해 50 %의 면적 감소와 175.4의 높은 Q값을 이루었다. 제작된 SOM은 저 전력 시스템을 구현하기 위해 1.7 V의 낮은 바이어스 전압을 인가해 주었으며, 높은 변환 이득을 위하여 트랜지스터의 pinch-off voltage 근처를 동작점으로 설정하였고, 변환 이득이 최대가 되도록 최적화 하였다. 제안된 SOM의 출력 파워는 10.65 GHz에서 -3.16 dBm으로 측정되었으며, DC Power consumption은 7.65 mW로 상대적으로 작은 전력을 소모한다. 또한, 9.48 dB의 높은 변환 이득 특성과 100 kHz offset에서 -90.91 dBc/Hz의 위상 잡음 특성을 나타내며, 이때 성능지수(FOM)는 -181.8 dBc/Hz 으로 다른 SOM에 비해 7 dB 이상 개선되었다.
본 논문에서는 새로운 ROM 압축방식을 사용한 저전력 직접 디지털 주파수 합성기를 제안하고 낮은 클럭에서 동작하는 위상 누적기를 병렬로 연결하여 높은 주파수를 생성하는 위상-사인 변환기를 설계한다. ROM크기를 줄이기 위해 사인파를 양자화 할 때 일련의 차동 양자화 기술을 응용, 변형하여 양자화 ROM(Quantized ROM : Q-ROM과 차동 ROM(Differential ROM : D-ROM)을 사용하는 QD-ROM 압축방식을 제안한다. 이를 사용함으로써 67.5%의 ROM 사이즈를 감소시킬 수 있고 ROM의 크기를 줄여 전력 소모를 줄일 수 있다.
Recently, in the linear motion system, high performances are required In dynamic characteristics. Vector control method is capable of instantaneous thrust control can meet these high performance requirements. Linear induction motor(LIM) have static and dynamic end effects due to its finite core length, so that per-phase impedances are asymmetric and an air gap flux distribution is distorted. These points of the d-q axis equivalent circuit model considering both end effects is more complicated. This paper proposes the d-q axis equivalent circuit and the vector control method considering both static and dynamic end effects of the LIM. As a result, it is shown that the results of the equivalent circuit method(ECM) have a good agreement with those of the finite element method(FEM).
본 논문은 고조파 검출방식의 하나인 순시무효전력을 이용한 검출방식을 단상용 능동전력필터에 적용할 수 있도록 하였다. 가상회로를 가정하여 단상시스템에도 $\alpha$-$\beta$변환 기법을 이용함으로서 순시무효전력 검출 방식이 용이하게 적용될 수 있도록 하였다. 그리고 고조파 보상 인버터는 멀티레벨 인버터를 사용하였으며 트랜스포머 없이 입력 전원에 연결되어 고조파를 보상할 수 있도록 하였다. 제안된 알고리즘은 시뮬레이션과 실험을 통하여 입증되었다.
본 논문에서는 계통 연계형 태양광 발전 시스템의 새로운 FFT에 의한 위상추종 알고리즘을 제안한다. 신재생 에너지 분야에 적용되는 계통연계형 인버터에서는 계통과 동기를 위해서 반드시 계통의 위상 정보가 필요하다. 일반적으로 사용하는 3상 D-Q 변환에 의한 위상 추종과 달리 새롭게 제안하는 FFT를 사용하는 알고리즘은 게인튜닝 부분이 필요 없어 직접제어가 가능하며, FFT의 특성상 기본주파수 이외의 성분을 제외한 강력한 노이즈 제거효과로 인해 노이즈에 강한 특징을 가지고 있다. 시뮬레이션과 실험을 통하여 제안한 알고리즘의 성능이 만족함을 보였다.
본 논문은 실용화 보급단계에 있는 대표적인 대체에너지 전원으로서, 태양전지, 직·교류(DC/AC) 인버터, 전력계통으로 구성되는 계통연계형 태양광발전시스템의 설계 및 시험결과에 대하여 기술하고자 한다. 계통연계를 위한 시스템 특성을 검증하기 위해 3상 직·교류 인버터를 포함한 50kW 계통연계 태양광발전시스템이 설계 제작되었다. 또한 d-q 변환을 이용한 PI 제어기를 갖는 전류제어방식의 3상 PWM 인버터 제어기법이 제시되었다. 실험결과들은 제안된 시스템이 계통연계 동작에 있어서 단위 역율로 안정하게 동작함을 보여준다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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