본 논문에서는, 기존의 PWM 방식의 컨버터와 공진형 컨버터의 단점을 보완하면서 이들의 장점을 가지는 새로운 형태의 ZCT 벅 컨버터를 소개한다. 제안한 회로는 기존의 벅 컨버터에 보조화를 추가하여 주 스위치와 다이로드의 스위칭천이 순간에만 소프트 스위칭 조건을 제공함으로써 전체적인 동작은 벅 컨버터와 동일하게 된다. 아울러 보조회로에서의 부가적인 손실은 존재하지 않는다. 본 논문에서는 제안된 회로의 동작을 분석하고 이를 바탕으로 보조회로에서의 소자값 결정에 도움이 되는 설계 방식을 제공한다. 또한 제안한 회로의 동작 및 유용성을 확인하기 위하여 실험을 행하였다.
본 논문에서는 저용량의 응용 분야에 적합한 half-bridge 컨버터를 기반으로 하는 단상 AC/DC 컨버터를 제안한다. 제안된 컨버터는 고역률, 저하모닉 왜곡의 특성이 있으며 좋은 출력 레귤레이션 특성을 가지고 있다. 그리고 asymmetrical 제어를 통해 소프트 스위칭을 함으로써 스위칭 손실을 줄였으며 출력단의 정류손실을 줄이기 위해서 synchronous rectifier를 적용하였다. 또한 본 컨버터를 체계적으로 설계하기 위해 평균화법을 통한 모델링을 수행하여 설계식을 도출하였다. 이 설계식을 통하여 프로토타입 컨버터를 설계하여 실험한 결과 제안된 컨버터는 IEC555-2 규제를 만족하였고 정격에서 효율은 약 85%를 얻었다.
고압 방전 램프는 점등 후부터 정상상태에 이르기까지 방전관 내부의 온도 및 압력이 광범위하게 변화하는 복잡한 동작 특성으로 모델링이 어렵다. 이러한 특성은 램프를 구동하는 안정기의 설계에 어려움이 따른다. 램프의 구동에는 초기 점화 시 높은 점화용 전압 펄스를 필요로 한다. 점화 후에 정상상태에 다다르면 램프 전극의 소모를 줄이기 위해 교류로 구동되어야 한다. 하지만 램프를 교류로 구동하게 되면 음향 공진 현상이 발생할 수 있다. 음향 공진 현상은 램프 구동 전류의 맥동성분이 큰 경우에도 발생을 할 수 있으므로 구동 전류의 맥동 성분의 크기는 최소화 돼야 한다. 램프의 수명시간을 길게 하려면, 안정기는 램프를 정격전력으로 구동하여야 한다. 따라서 안정기에서는 정전력 제어가 필요하게 된다. 램프 전류의 극성이 변화할 때, 램프 전류는 spike전류와 중첩이 된다. 본 논문에서는 spike 전류를 저주파구형파 램프 전류의 포락범위 안에 유지하고, 고주파 스위칭시손실을 줄이기 위해 소프트 스위칭 기법을 이용한 회로 설계를 제안했다. 제안된 방법은 시뮬레이션 및 이론적 수식적 방법으로 검증 했다.
This paper presents a buck circuit topology of high-frequency with a single switching device. It solved the problem which arised from hard-switching in high-frequency using a resonant snubber and operating under the principle of ZCS turn-on and ZVS turn-off commutation schemes. In the existing circuit, it has the voltage stress that is almost twice of input voltage in a free-wheeling diode. In the proposed circuit, it has the voltage stress that is lower than input voltage with modifing a location of free -wheeling diode. In this paper, it expained the circuit operation of each mode and analyzed feedback-loop stabilization. Also it confirmed the waveform of each mode with simulation result. The experiment result verified the simulation waveform and compared the voltage stress of a free -wheeling diode in the exsiting circuit with the voltage stress of that in the proposed circuit. Moreover, it compares and analyzes the proposed circuit's efficiency with the hard-switching circuit's efficiency according to the change of load current.
다중 폴딩 스너버 망(folding snubber network)에 의하여 동작되는 새로운 형태의 영전압 영전류 스위칭 의사 공진형 컨버터를 제안한다. 이 새로운 컨버터는 기존의 의사 공진형 컨버터에 수동소자인 케패시턴스와 다이오드로 구성된 폴딩 스너버 망(folding snubber network)을 결합하여 구성된다. 컨버터의 주 정류 다이오드의 역 회복 손실(reverse recovery loss)은 다중공진 기법으로 억제된다. 이 제안된 컨버터는 매우 높은 효율을 구현하므로 고 출력에 매우 적합하다. 이 개념을 다른 컨버터에도 적용시켜 새로운 소프트 스위칭 의사 공진형 컨버터(soft switching quasi-resonance converter) 군을 할 수 있다.
본 논문은 스위치 턴·오프시의 손실을 줄이기 위해서 소프트 스위칭 기법인 ZVS(Zero-Voltage Switching)을 도입하여 회로의 동작 해석과 설계에 관해 기술하였다. 또한, 제안 회로의 해석은 무차원화 파라메타를 도입하여 범용성 있게 기술하였고, 운전 특성을 스위칭 주파수와 제 파라메타에 따라 특성 평가를 하였다. 이론 해석에서 얻은 특성값을 기초로 한 회로 설계 기법의 일 예를 제시하였다. 첨가해서, 실험을 통해 이론 해석의 정당성을 입증하였으며, 향후 유도 가열 조리기 등의 전원 시스템에 응용가능성을 보여주고 있다.
본 논문은 1.8kW (4.5kV, 450mA)출력의 마그네트론을 구동하기 위한 2.5kW (5kV, 0.5A) 고전압 DC 전원장치 설계에 대해 기술한다. 무선 전력 전송을 위한 위상배열 시스템에 이용되는 마그네트론의 경우 인가되는 전압의 리플 최소화는 필수적이다. 본 논문에서는 소프트 스위칭을 기반으로한 400kHz 이상의 스위칭 주파수로 컨버터를 설계함으로써 출력리플을 저감하고 필터성분을 최소화 하여 전력밀도를 높일 수 있도록 한다. 변압기의 누설인덕턴스 만을 이용하여 공진 인덕터를 구현하고 변압기의 기생 커패시터 성분과 직렬로 스택킹 된 출력 정류 다이오드의 전압 밸런싱을 위한 커패시터를 병렬 공진 커패시터로 활용한 LCC 공진형 컨버터 고밀도 설계에 대하여 기술한다. 또한, 공진전류의 Trapezoidal 해석 및 설계를 통해 도전 손실을 줄일 수 있는 LCC공진형 컨버터 기반의 마그네트론 구동전원 설계에 대하여 상세 기술하고 PSpice를 이용한 Simulation 및 실험 결과를 통하여 개발된 전원의 우수성을 검증한다.
본 논문은 전류불연속 제어에 의한 고역률, 고효율로 동작되는 승압형 AC-DC 컨버터에 대해 연구된다. 전류불 연속 제어 컨버터는 제어회로 구성이 간단하고 구성소자의 수를 줄일 수 있는 장점을 가진다. 제안된 컨버터의 입력전류는 듀티율 일정제어에 의한 교류 입력전압의 크기에 비례된 불연속적인 정현파 형태로 된다. 그 결과 입력역률은 거의 단위역률로 주어지며 듀티율 일정제어에 의해 제어기법이 간단하다. 또한 제안된 컨버터의 스위칭 소자들은 부분공진 기법에 의해 소프트 스위칭 동작으로 되어 스위칭 손실이 매우 낮으며 컨버터의 효율을 증대시킨다. 부분공진 회로부는 승압용으로 사용된 인덕터와 무손실 스너버 커패시터에 의해 설계되어 컨버터의 회로 토폴로지가 간단하다. 제안된 컨버터는 컴퓨터 시뮬레이션과 실험결과에 의해 그 타당성이 입증된다.
본 논문에서는 새로운 무손실 스너버 회로를 설계하여 적용한 PWM-PFC 스텝-업 컨버터에 대해 제안한다. 제안된 컨버터는 전류불연속 제어모드에 의해 제어회로 구성이 간단하고 회로 구성소자의 용량을 줄일 수 있다. 또한 입력전류는 스위치의 듀티율 일정제어에 의한 교류 입력전압의 크기에 비례한 불연속적인 펄스열의 정현파상으로 된다. 그 결과 입력역률은 거의 단위역률로 주어지고 듀티율 일정제어에 의해서 제안된 컨버터는 제어기법이 간단하게 된다. 일반적으로 입력전류 불연속제어에 의한 컨버터의 경우, 사용된 스위치의 턴-온 동작은 영전류 스위칭으로 되는 장점이 있지만, 스위치의 턴-오프 동작은 최대 전류에서 스위칭되어 스위칭 손실을 증대시키고 스위치의 과중한 스트레스를 가져오게 된다. 이것은 컨버터의 효율을 저하 시키는 요인이다. 본 논문에서는 부분공진 회로로 동작되는 새로운 무손실 스너버 회로를 설계하여 스위치들의 턴-온, 턴-오프 동작을 소프트 스위칭으로 만들어 컨버터의 효율을 더욱 증대시킨다 제안된 PWM-PFC 스텝-업 컨버터는 컴퓨터 시뮬레이션과 실험을 통하여 그 타당성이 입증된다.
In the case of an existing high frequency inverter is became forced extinction by quick load change, due to be connected with series inductor on switch, it is destroyed or is generated conduction loss by resistance component in reactor. And, In the operation of high current with a soft switching, conduction loss can not neglect. In this paper, for the high current power source, we make sure of soft swtching operation and reducing surge when the forced extinction by using a connected switch with series inductor. Also, we poropos a topology of the half bridge type high frequency inverter that can be realized high amplitude operation of the load current. And, analyze the circuit to decide an opmtial circuit parameter.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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