본 논문은 단일 스위치 3상 ZCS 강압형 정류기의 펄스주파수 제어기법을 다루고 있다. 제안하는 펄스주파수 제어방법은 거의 정현적인 입력전류를 흐르게 하여 3상 강압형 정류기의 성능을 보여준다. 제안하는 제어구조의 유용성을 검증해 주는 시뮬레이션과 실험 결과는 단일 스위치 3상 ZCS 강압형 정류기의 고역율, 입력전류의 낮은 THD, 부하 변동에 대한 전압의 응답특성들이 뛰어남을 보여준다.
본 논문에서는 기본적인 직류-직류 변환기 중 하나인 동기식 강압형 직류-직류 변화기를 디지털 제어로 구현함으로서 아날로그 제어기를 디지털 제어기로 변환 하는 과정에 관하여 설명한다. 먼저 전원단의 소신호 특성을 해석하여 제어대 출력전압의 전달함수를 찾아내고, 이것을 토대로 아날로그 제어기를 설계 하여 Simulink를 통하여 시뮬레이션을 수행하고, 설계된 아날로그 제어기를 바탕으로 Matlab을 이용한 Emulation 기법을 사용하여 디지털 제어기를 설계 한다. DSP(TMS320F28335)를 사용한 동기식 강압형 직류-직류 변환기에 설계된 디지털 제어기를 적용하여 안정도와 부하변동에 따른 응답 특성을 확인 한다.
독립형 태양광 발전시스템은 태양전지, 배터리, 충 방전 제어기, 컨버터, 부하로 나눌 수 있다. 태양광 발전은 비선형 전압전류 특성을 가지고 있기 때문에 발전효율을 최대한 높이기 위해 최대전력추종제어(MPPT)를 하게된다. 또한 부하가 여러 개일 경우에는 다양한 출력이 요구되는데, 이를 위해 강압 및 승압이 가능한 컨버터가 필요하게 된다. 그러나 다중부하에는 다수의 컨버터와 각각의 컨버터를 제어하기 위한 제어기가 필요하게 되므로 cost가 증가요인이 된다. 따라서 본 논문에서는 승 강압에 의한 다중출력을 갖는 병렬구조의 DC-DC컨버터를 제안하고자 한다. 제안된 컨버터는 입력전압을 승 강압하여 두 개의 출력전압을 갖는다. 강압동작은 일반적인 buck형 컨버터에 커패시터를 추가하여 구성하였고, 승압을 위해서는 리플율이 적은 Coupling inductor를 이용하고 커패시터를 추가하여 두 개의 컨버터를 병렬로 구성하였다. 컨버터의 병렬제어를 위해 제어기를 설계하고 이를 시뮬레이션 하였다.
본 논문에서는 Custom Power 응용을 위한 전압 안정화 특성을 갖는 다기능 3상 전자식 강압형 변압기가 제안된다. 제안된 전자식 변압기는 다음과 같은 특징을 갖는다. 1) 무게가 1㎾ 기준 일반 변압기의 40% 수준이다. 2) PWM 제어에 의하여 입력전압의 변동에 무관한 출력전압을 유지하는 전압 안정화 기능을 갖는다 3) 전원 또는 부하단의 Emergency에 대하여 회로 차단기의 기능도 갖는다. 4) 부하에 최초 전원 공급시, 낮은 전압으로부터 점진적으로 증가시켜가면서 전원을 인가하여, 전원 투입시 발생할 수 있는 돌입전류나 과도 충격을 제거할 수 있다. 그 밖에 무부하시 전원차단 기능과, 왜곡된 입력전압에 대한 보상기능을 추가 할 수 있다. 본 논문에서는 제안된 강압형 전자식 변압기의 회로 구성과 특징을 설명하고, 이를 PSPICE 시뮬레이션을 통하여 동작특성을 보인다.
본 논문에서는 전압 안정화 특성을 갖는 전자식 강압형 변압기가 제안된다. 제안된 전자식 변압기는 다음과 같은 특징을 갖는다. 1) 무게가 1kW 기준 일반 변압기의 40% 수준이다. 2) PWM 제어에 의하여 입력전압의 변동에 무관한 출력전압을 유지하는 전압 안정화 기능을 갖는다. 3) 전원 또는 부하단의 Emergency에 대하여 회로 차단기의 기능도 갖는다 4) 부하에 최기 전원 공급시, 낮은 전압으로부터 점진적으로 증가시켜가면서 전원을 인가하여, 전원 투입시 발생한 수 있는 돌입전류나 과도 충격을 제거할 수 있다. 그 밖에 무부하시 전원차단 기능과, 왜곡된 입력전압에 대한 보상기능을 추가 할 수 있다. 본 논문에서는 제안된 강압형 전자식 변압기의 회로 구성과 특징을 설명하고, 이를 PSPICE 시뮬레이션을 통하여 동작특성을 보인다.
본 논문에서는 직류 대 직류 강압형 변환기의 전달함수 변환에 의한 새로운 제어방법을 제안하였다. 제안된 방법을 외란 및 회로변수 값의 번화 시 나타나는 영향을 최소화시키며, 변환기의 동특성에 영향을 미치는 출력필터의 공진과 동작점 변화에 의한 플랜트 특성 변화를 현저하게 개선시킨다. 먼저 전달함수 변환 제어 시 시스템의 특성을 나타내는 여러 가지 전달함수를 구하여, 이를 기존의 직류 대 직류 변환기에서의 전달 함수와 비교하였다. 또한 외란 및 회로변수 값 변화시의 기준 전압 대 출력 전압 전달함수의 민감도를 구하여 회로변수 값 변화 시 나타나는 특성이 개선됨을 보이고, 마지막으로 모의실험과 실험을 실시하여 제안된 제어 방법이 기존의 제어 방법과 비교하여 우수한 성능을 가짐을 보였다.
본 논문에서는 강압형 DC-DC 컨버터의 성능 개선을 위한 스위칭 기법인 2차 SDSDM(Space Dithered Sigma-Delta Modulation)방식을 제안한다. PWM 방식은 일정 스위칭 주파수 대역에서의 고조파로 인해 소음, 전자파 장애, 스위칭 손실 등을 초래한다. 이러한 문제를 해결하기 위한 DSDM 방식의 일종인 1차 SDSDM은 랜덤 디더(Random Dither) 발생기가 1차 SDM의 양자화기(quatizer) 입력 단에 위치하여 스위칭 주파수가 분산된다. 강압형 DC/DC 컨버터에 제안하는 2차 SDSDM의 방식을 적용한 실험 결과를 통해 타당성을 검증한다.
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.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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