본 논문은 2레벨 및 3레벨 형태의 펄스폭변조 기법을 해석한 후 이런 두 형태의 펄스폭변조인버터에 대한 제어기로서 사용될 수 있는 다중 프로세서를 설계하였다. 설계된 다중 프로세서 방식은 Supervisory 프로세서가 공용메모리를 통해서 Local 프로세서와 상호 연결되어 있는 계층적인 구성을 도입함으로써 정교한 디지탈제어특성을 보였다. 이런 다중 프로세서 구성을 실현함으로써 시스템의 소프트웨어를 변경시 큰 자유도를 얻을 수 있었고 단일 프로세서구성때보다 소프트웨어를 더욱 간단하게 할 수 있었다.
본 기술해설에서는 초고속 반도체 레이저의 특성을 알아보고 광통신에의 응용을 검토하였다. 먼저 반도체 레이저의 동작 원리를 설명하였고, 초고속 반도체 레이저의 소신호 및 대신호 변조특성에 대해서 기술하였다. 또한, 반도체 레이저를 이용하여 극초단 펄스를 생성하는 방법으로 이득/Q 스위칭법, 외부변조기와 집적화된 반도체 레이저를 이용하는 방법, 모드 록킹법에 대해서 검토하고 펄스 압축법에 관해서도 기술하였다. 초고속 반도체 레이저의 응용으로는 초고속 광통신, 솔리톤 광통신, 전광 시분할 다중/역다중에 관해서 기술하였다.
본 논문에서는 분산감소광섬유를 이용하여 정현파를 고차 솔리톤으로 진행시켜서 원하는 펄스 압축율을 얻은 후, 수반되는 pedestal을 반응시간이 빠른 포화 흡수제(Fast Saturable Absorber : FSA)로 제거하는 현실적인 방법을 제시하였다. 또한 DDF-MALM-DDF 구조를 제안하여 280 이상의 압축율과 변환 제한에 가까운 솔리톤 펄스열을 생성할 수 있도록 하였다. 그 결과로서 광시간분할다중시스템과 광샘플링 등에 이용될 수 있는, 10GHz의 반복율과 176 fs의 펄스폭을 가지는 고품질의 솔리톤 펄스열을 구현할 수 있는 시스템을 디자인하였다.
전기추진선박에서 해결해야 할 중요한 문제점의 하나는 전력변환시에 발생되는 전류 및 전압파형에 포함된 고조파 성분에 의한 손실과 토크리플이다. 이를 제거하기 위해서 많은 방식들이 연구되고 있으며 본 논문에서는 상천이 변압기를 갖는 다중펄스 드라이브를 사용하여 정류된 직류파형을 개선함으로서 전류 및 전압파형에 포함되는 고조파 성분을 감소시키는 방식을 사용하였다. 또한, 그 유효성을 입증하기 위해서 6펄스 및 12펄스 드라이브를 각각 전력변환장치로 사용하였으며 현재 대형 선박에서 사용중인 6000[kW]의 유도전동기를 추진전동기로 채택하여 시뮬레이션을 행하였다. 다중펄스 드라이브에 의한 고조파 저감은 발전기 출력측의 전류파형과 추진전동기 입력측의 전압 파형에 포함된 총고조파 왜형율을 평가하였으며 또한, 고조파에 의한 전동기측의 영향은 추진전동기의 토크리플을 측정하여 비교 분석하였다.
다중펄스 로켓모타 기술은 일회성 추력발생 방식을 다회성으로 펄스화하여 로켓모타의 보유 에너지를 효율적으로 배분함으로서 유도탄의 사거리 증가와 종말속도를 향상시키므로 기동성과 명중률을 크게 향상시킬 수 있는 첨단기술이다. 본 연구에서는 다중펄스 로켓모타에 적용되는 격벽형 펄스분리장치를 설계하고, 그 시제품을 개발하였다. 펄스 분리장치의 핵심 부품인 격벽과 파열판에 대한 탄소성 구조 해석을 수행하였다. 제작된 시제품에 대한 구조적 안정성을 확인하기 위한 공압 시험을 실시하였다. 시험 결과를 해석과 비교 분석하였으며, 비교적 일치함을 확인 할 수 있었다.
광대역통신 시스템에서 사용되는 시간도약 기법은 다중경로 페이딩을 완화시키고, 여러 사용자의 다중 접속기회를 제공하기 위하여 사용된다. 짧은 시간 동안의 펄스를 전송하는 광대역신호의 경우 다중경로 페이딩을 극복하고, 신뢰성 있는 통신을 위하여, 하나의 비트 시간 동안에 동일한 펄스를 반복되게 전송한다. 제안하는 복호화 기법은 다중 사용자 환경에서 두 개 이상의 펄스가 다중경로 페이딩에 의해서 프레임간 혹은 심볼간 간섭을 일으키는 프레임 내에서 시간도약 부호에 따라 결정되는 펄스간의 간격을 이용하여 반복 전송된 신호의 복호화 성능을 개선시키는 기법이다. 모의실험을 통하여, 단일 사용자 환경에서 BER=$10^{-3}$에서 0.5dB 정도의 이득을 얻는 것으로 나타났다. 다중사용자 환경에서도 시간도약 부호의 특성을 이용한 방식의 복호화 성능이 기존 방식에 비하여 우수한 성능을 보이는 것을 확인할 수 있다.
본 논문은 펄스 삽입 보조 회로를 갖고 있는 12-펄스 브리지 4대를 사용한 36-펄스 back-to-back 전압원 컨버터를 제안한다. 제안된 back-to-back 접압원 컨버터는 교류 연계점에서 유효전력과 무효전력의 독립적인 제어가 가능하다. 펄스 수를 증가하는 원리는 이론적 접근을 사용하여 분석되었다. 제안된 시스템의 동작 타당성은 PSCAD/EMTDC 소프트웨어의 시뮬레이션을 통해 검증되었다. 제안된 back-to-back 전압원 컨버터는 HVDC와 FACTS 장치로 널리 사용될 수 있다.
다중펄스 로켓모타 기술은 일회성 추력발생 방식에 비하여 여러 가지 장점이 있다. 추진기관에 펄스분리장치를 적용하면 적절한 추력배분을 통하여 유도탄의 사거리 연장 및 종말속도를 향상시킨다. 본 연구에서는 격벽형 펄스분리장치의 성능을 검증하기 위하여 실물형 Heavy-type 추진기관을 설계, 제작하여 지상연소시험을 수행하였다. 지상연소시험 시 계측한 추진기관의 압력, 추력, 진동 결과를 바탕으로 펄스분리장치의 파열특성인 파열시간과 파열압력 분석을 실시하였다. 그 결과, 2단 연소압력의 30% 이하에서 파열되어야 한다는 요구조건을 만족함을 확인할 수 있었다.
본 논문은 한전 전력연구원이 주관하고 명지대학교와 (주)효성이 참여하는 연구과제의 결과물로써 다중펄스 컨버터와 PWM 컨버터로 구성된 20MVA급 Back-to-Back STATCOM의 시스템 구성 및 제어 동작특성에 대하여 정리하였다. 한전 전력연구원과 (주)효성이 국책과제를 통해 순수 국내기술로 개발한 10MVA급 다중펄스 STATCOM의 활용방안으로 10MVA급 PWM STATCOM 1기를 추가하여 두 STATCOM 각각의 DC link단을 연계시킨 20MVA급 Back-to-Back STATCOM을 구성하고 제어 알고리즘을 개발하였다. 또한 PSCAD/EMTDC 소프트웨어를 이용하여 개발한 Back-to-Back STATCOM의 제어 및 동작특성을 분석하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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