본 논문에서는 배터리 충/방전을 위한 3상 인터리브드 양방향 DC-DC 컨버터의 디지털 전류제어기를 설계 및 구현한다. 기존의 아날로그 제어기와 달리 디지털 PWM 지연과 제어기 연산시간 지연에 대한 현상을 고려한 디지털 전류제어기를 설계하고 배터리 충방전 시스템에 적용하여 타당성을 검증한다.
Kim, Min-Kook;Woo, Dong-Gyun;Ahn, Jung-Hoon;Kim, Jong-Soo;Lee, Byoung-Kuk
Proceedings of the KIPE Conference
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2013.07a
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pp.463-464
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2013
본 논문은 전기자동차용 탑재형 배터리 충전기의 효율 개선점 도출을 위해 요구되는 손실 분석 과정을 다룬다. 평균전류모드 부스트 PFC 컨버터와 직렬공진형 DC-DC 컨버터로 구성된 3.3kW급 탑재형 배터리 충전기의 각 부 손실들을 이론적으로 분석하고, 이를 PSIM Simulator의 Thermal Module을 이용한 손실 측정 결과와 비교하여 타당성을 검증한다.
본 논문에서는 배터리 저장 시스템을 위한 2단 인버터의 동작 특성 해석과 정확한 제어기 설계를 위한 모델링 방법을 제안한다. 한 번에 2단 인버터의 회로 해석 및 동특성 방정식을 유도하는 것은 매우 복잡하고 어렵다. 따라서 2단 인버터를 등가 전류원을 포함하는 양방향 컨버터, 단상 풀 브릿지 인버터로 각각 나누어 회로방정식을 유도한 후, 상태 공간 평균화 방법을 이용하여 소신호 모델을 얻을 수 있다. 제안된 방법의 장점은 2단 인버터의 복잡한 수학과정을 간소화하여 모델링한 점이다. 이를 바탕으로 양방향 컨버터에서는 배터리 입력 전류제어기를 설계하고, 단상 풀 브릿지 인버터에서는 DC-Link 전압 및 계통전류 제어기를 설계하였다. 시뮬레이션과 실험결과를 통해 제안된 방법의 타당성을 검증하였다.
본 논문에서는 Cascade Buck-Boost 컨버터를 사용한 모듈 직접형 컨버터 (Module Integrated Converter, MIC)를 이용하여 독립형으로 저전압 배터리를 충전할 수 있는 알고리즘을 제안하고 이를 검증한다. 제안한 알고리즘은 입력 조건의 변화를 고려하여 MPPT 충전 동작 및 Constant Current (CC) - Constant Voltage (CV) 제어를 수행할 수 있어 배터리를 항상 최대의 전력으로 충전할 수 있게 한다. 제안한 충전 장치는 150W급 PV Module을 사용하여, 98.4%의 고효율 획득 및 알고리즘 성능을 검증한다.
본 논문은 계통연계형 인버터의 DC-Link단 전압 변동에 따른 3상 인터리브드 양방향 DC-DC 컨버터의 배터리 전류 리플 분석에 관한 것이다. 배터리 전류 리플 저감을 위하여 인터리브드 방식을 사용하였으나 전압 변동에 따라 전류 리플이 변하므로 전류 리플을 최소화 하는 방법을 찾고자 한다. 전 부하구간에서 전류 임계모드로 동작시켜 시스템의 효율을 높였으며, 배터리 전압과 DC-Link단 전압 변동에 따라 주파수와 듀티를 가변시켜 출력전력을 제어하였다. 시뮬레이션을 통하여 전류 리플 해석 결과를 보였다.
저궤도 인공위성의 전력변환 시스템은 태양전지판에서 생성된 전력을 배터리와 전장품으로 구성된 비조절형 버스로 전압 강하하여 제공한다. 무게, 부피, EMI/EMC 특성에 제한적인 요구조건을 갖는 인공위성의 응용분야에 적용하기 위하여 설계된 강압형 DC/DC 컨버터는 기존의 벅-컨버터와 유사한 동작특성을 보이지만 인턱터를 분리함으로써 입력단에도 연속적인 전류특성을 보이며 두 개로 분리된 인턱터는 부피와 무게에서 이점을 갖추고 있다. 본 논문에서는 연속적인 입출력 전류 특성을 갖는 강압형 컨버터의 동작특성에 대하여 기술한다.
본 논문에서는 MCU(ATtiny 43U)에 내장된 Boost 컨버터를 이용하여 열전에너지를 수확하고, 프로그램을 기동하는 방안을 제안한다. ATtiny 43U에 내장된 Boost 컨버터는 1~3[V] 입력전압을 직류 3[V]로 승압하여 ATtiny 43U를 정상적으로 동작시킨다. ATtiny 43U의 Boost 컨버터와 열전소자를 활용하여 에너지 수확 시스템을 구성하고 배터리의 필요성을 제거하였으며, 지능형 에너지 수확 시스템을 구성하였다.
전기 자동차 및 하이브리드 자동차는 차량의 12V 부하에 전원을 공급하고 12V 배터리를 충전시키기 위해 DC/DC 컨버터를 사용한다. 이 DC/DC컨버터를 LDC(Low voltage DC/DC Converter)라 한다. 본 논문에서는 Active Clamp 방식의 포워드 컨버터를 이용하여 소용량 LDC를 개발한 내용을 소개 하였다.
본 논문에서는 리튬이온 배터리 모델을 고려한 양방향 인터리브드 DC-DC 컨버터의 최적 수동소자 설계 기법을 제안한다. 제안하는 방법은 배터리 리플전류 제한값과 필터 커패시터의 전류정격을 만족시키는 최대 허용 리플전류를 설계함으로써 최소한의 인덕턴스값과 최적의 필터 커패시터를 구한다. 본 설계 기법을 하이브리드 ESS를 위한 100kW급 양방향 인터리브드 DC-DC 컨버터에 적용하여 설계하였다.
본 논문은 단일 전류 센서를 이용한 배터리 충방전용 양방향 3상 인터리브드 컨버터의 전류 제어 방법을 제안한다. 기존의 3상 인터리브드 컨버터 전류 제어는 각 상의 인덕터 전류를 센싱해야만 하는 방식이다. 본 논문에서 제안한 전류 제어 방법은 각 상의 인덕터 전류 센싱없이 단일 전류 센싱만으로 인덕터 전류를 제어 할 수 있다. 시뮬레이션을 통하여 본 논문이 제안한 제어 방법의 타당성과 실효성을 증명한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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