The Transactions of the Korean Institute of Power Electronics
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v.5
no.1
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pp.79-87
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2000
본 논문은 저 도전 손실을 갖는 새로운 단단, 단일 스위치 역률보상 부스트형 교류/직류 변환기를 소개한다. 제안한 변환기는 약간의 구조적 차이점을 제외하고 기존의 변환기와 동일하게 해석될 수 있다. 먼저, 제안한 변환기와 기존의 변환기의 동작원리를 파악하여 두 변환기의 차이점을 이해하고 1단 역률 보상 교류/직류 변환기의 구조적 문제점인 에너지 저장 커패시터에서의 직류 전압 상승을 방지하기 위한 직류 부스 전압 궤환 방식을 도입하여 제안한 변환기에 적용하였다. 100W급 변환기를 제작/실험하여 본 변환기의 타당성을 검증하였다.
전력의 변환형태 중에 한가지인 직류변환이란 주어진 교류 또는 직류에서 가변직류출력을 얻는 것으로, 입력의 형태에 따라서 다음과 같이 크게 나눌 수가 있다. 첫째 교류에서 가변직류출력을 얻는 순변환장치(ACDC 콘버어터)가 있다. 이때 직류전원에서 직접적으로 가변직류출력을 얻는 장치를 쵸퍼(chopper)라 하며, 직류를 일단 인버어터로 고주파교류로 변환하고 절연변압한 후에 정류회로와 필터회로를 이용하여 간접적으로 직류를 얻는 장치를 스윗칭 전압안전기(switching ragulator)라 한다. I절에서는 이들 직류변환장치에 관한 기본회로방식과 적용 및 그 문제점에 관하여 언급코져 한다.
Thyristor는 많은 전력기기와 결합되어 전기기기 전반의 양상을 크게 변화시키고 있다. 예를 들면 변압기의 불꽃없는 탭이나 회전기의 정류자에 대치되는 무정류자전동기와 그리고 개폐기, 차단기의 대용등을 생각할 수 있다. 전력변환장치로서는 (1)직류전력을 조정하는 목적으로 Thyristor를 일종의 스위치로써 직류전압을 단속시켜 직류평균전력을 제어하는 DC Chopper (2)교류전원에 두개의 Thyristor를 역병렬접속하여 교류전류의 통전기간을 위상제어에 의하여 교류를 제어하는 AC Chopper (3)직류를 교류로 변환하는 자여식 inverter등이 있다. 본 해설에서는 지면관계상 D.C Chopper방식에 대한 기본회로와 그의 이용만을 취급한다.
Journal of the Korean Institute of Telematics and Electronics D
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v.35D
no.11
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pp.46-54
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1998
A planar Bi-Sb multijunction thermal converter, which is consisted of a linear or bifilar thin film NiCr-heater and a thin film Bi-Sb thermopile, has been fabricated, and its ac-dc transfer characteristics were examined in a frequency range from 10 Hz to 10 KHz. In order to increase the thermal sensitivity and to decrease the ac-dc transfer error of a thermal converter, the heater and the hot junctions of a thermopile were prepared on a Si$_3$N$_4$/SiO$_2$/Si$_3$N$_4$-diaphragm which acts as a thermal isolation layer, and the cold junctions on the Si$_3$N$_4$/SiO$_2$/Si$_3$N$_4$-thin film supported with the silicon rim which functions as a heat sink. The respective thermal sensitivities in air and in a vacuum of the converter with a built-in bifilar heater were about 14.0 ㎷/㎽ and 54.0 ㎷/㎽, and the ac-dc voltage and the current transfer difference ranges in air were about $\pm$0.60 ppm and $\pm$0.11 ppm, respectively, indicating that the ac-dc transfer accuracy of the converter are much higher than that of a commercial 3-dimensional multijunction thermal converter. However, the output thermoelectric voltage fluctuation of the converter was rather high.
A primary standard of ac current at low frequency is derived from the standard of dc current by ac-dc transfer instrument. A set of 15 thermal current converters(TCCs) have been constructed as the primary current standards from 5 mA to 20 A at the frequency range of 10 Hz to 100 kHz. It is evaluated that the uncertainties for the maintenance and dissemination of ac current standard are less than 52 ppm up to 20 mA and 20 kHz, 60 ppm up to 100 mA and 20 kHz, and rising to 200 ppm at higher currents and frequencies.
전력변환 시스템의 고성능화를 위해서는 스윗칭 주파수를 고주파수로 하는 것이 필요하다. 그러나 PWM방식에서는 반도체 소자를 강제적으로 스윗칭시키기 때문에 고주파 스윗칭을 행하면 EMI, EMC 문제를 무시할 수 없게 되고 스윗칭 손실은 스윗칭 주파수와 함께 증가한다. 이 문제를 해결하기 위해 1986년에 미국 위스콘신대학에서 당초 인공위성 등에 탑재하는 직류전원으로서 직류/직류 컨버터의 공진 스위치였던 회로구성을 3상 직류링크 전압형 인버터에 전개하여 소프트 스윗칭이 가능하게 되는 교류전원용의 전압형 인버터를 발표하였다. 또한 그 당시에 또 다른 공진형 회로구성인 교류링크 인버터도 발표되었다[3-5]. 이러한 배경으로 이하에서는 PWM 전력변환기의 소개를 시작으로 고주파수화의 필요성 및 그로 인해 파생되는 문제점을 고찰하고, 공진형 전력변환 시스템의 필요성에 대하여 논한 뒤 각종의 공진형 변환기에 대하여 간략하게 설명하고자 한다.
A dual-channel automatic ac-dc voltage transfer error measurement system in which the output voltages of two thermal voltage converters which are ac voltage standard are directly measured at the same time to reduce the output voltage drift is described. Forward-reverse measurement method by using a two-channel scanner is used to cancel the offset voltage of the voltmeters. The agreements of the 4-V TVC comparison results between other national standards institute and Korea Research Institute of Standards and Science were less than about ${\pm}2\;ppm$ in the frequency range of $40\;Hz{\sim}100\;kHz$, and were less than about ${\pm}4\;ppm$ at $200\;kHz{\sim}1\;MHz$. Measurement uncertainty is reduced significantly from ${\pm}4\;ppm$ of manual system to ${\pm}3\;ppm$ of new system(up to 100 kHz) typically and great increase in comparison efficiency has been achieved by this system.
본 변환기는 교번자계의 원리에 의한 보통 변환기가 아니고 회전자계의 원리를 이용한 변환기로서 상변환, 주파수변화, A.C.에서 D.C. 전원변환, D.C.에서 A.C. 전원변환, 속도제어, 진상기 등을 얻을 수 있는 경제적이고 능률적인 변환기를 얻을 수 있다. 임의의 다상을 얻을 수 있는 이 변환기는 다상 전원을 필요로 하는 수은정류기 등에 응용할 수 있고 A.C.전원에서 D.C.전원의 대용량전원을 얻어 D.C.전원이 필요로 하는 직류전철의 전원, 직류송전의 전원등에 이용할 수 있고, D.C.전원에서 A.C.전원을 얻어 교류전력기를 운전할 수 있으며 D.C.송전선에서 A.C.로 변환하여 종전의 A.C.배전선에 공급하면 D.C.송전을 이용한 송전손실을 경감시킬수 있고 주파수를 변환하여 속도제어를 하는 등 광범위하게 그 응용이 가능한 것이다.
본 논문에서는 계통 연계가 가능한 새로운 교류/직류 전력변환 장치를 제안한다. 제안된 전력변환 회로는 정현파의 입력상 전류를 가지고, 양방향 전력 전달이 가능하며, 역률 제어가 가능하다는 장점으로 인하여 계통 연계형 전력변환 장치로 적합하다. 특히 제안된 전력변환 장치는 무효전력 소자의 사용을 최소화하여 시스템의 신뢰성을 증대시키고, 전기적 절연을 고주파 변압기를 통하여 얻도록 하여 시스템의 부피를 줄일 수 있다는 장점을 갖는다. 본 논문에서는 제안된 전력변환 회로의 구성 방법과 각 부분 별 동작에 대해서 기술하였으며 실험 장치를 구성하여 그 타당성을 입증하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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