The two-transformer full bridge (TTFB) PWM converter has two transformers which act as the output inductor as well as the main transformer, i.e. as the forward and the flyback transformer. Although the doubled leakage inductor of the TTFB makes it easier to achieve the zero-voltage switching (ZVS) of the lagging leg switch along the wide load range, it instigates a serious voltage ringing in the secondary rectifier diodes, which would require the dissipative snubber circuit, cause the serious power dissipation, and increase the voltage stress across those diodes. To overcome these problems, a, new lossless diode-clamp rectifier (LDCR) is employed as the output rectifier, which helps the voltage across rectifier diodes to be clamped on a half the output voltage $(V_o/2)$ or the output voltage $(V_o)$. Therefore, no dissipative snubber for rectifier diodes is needed and a high efficiency as well as low noise output voltage can be realized. The operations, analysis and design consideration of proposed converter are presented in this paper. To verify the validity of the proposed converter, experimental results from a 425W, 385-170Vdc prototype for the plasma display panel (PDP) sustaining power module (PSPM) are presented.
본 논문에서는 부가적인 회로의 추가 없이 IPM 내부 IGBT의 게이트 저항을 시스템에 최적화된 값으로 선정하여 dv/dt 및 di/dt를 감소시키고 이로 인한 전도 EMI 노이즈를 저감하여 엘리베이터 시스템에 최적화된 전련변환장치를 설계한다. 주문형 IPM을 엘리베이터용 인버터 시스템에 최적화하기 위하여 시스템에 적용될 전력변환장치의 게이트 저항에 따른 Spike 전압 및 전동기 서지전압, 스위칭 손실에 따른 IPM 케이스와 방열판의 온도 변화등을 시뮬레이션 및 계측한다. 결과적으로 IPM의 게이트 저항을 시스템에서 요구하는 수명에 따라 최적화하여 전도되는 EMI 노이즈가 특정 주파수 대역에서 약 5∼10 [dB$\mu$Vl 저감됨을 확인할 수 있다.
기존 위상천이 풀 브리지 컨버터의 경우 구조가 간단하고, 모든 스위치의 영전압 스위칭 동작이 가능하기 때문에 고전압/대전력용으로 널리 사용되고 있다. 그러나 위상천이 풀 브리지 컨버터의 경우 환류구간동안 입력 에너지가 출력으로 전달되지 못하고 순환하므로 도통손실이 큰 단점이 있다. 따라서 본 논문에서는 환류구간이 존재하지 않으며, 출력인덕터 전류 리플을 최소화 할 수 있어 대전류 시스템에 매우 적합한 새로운 Double Ended 능동 클램프 풀 브리지 DC/DC 컨버터를 제안한다. 최종적으로 제안된 회로의 정상상태 동작에 관하여 이론적으로 분석하고, Psim 모의실험을 수행하며, 실제로 1.2KW급 서버용 전원장치에 적용하여 타당성을 검증한다.
다양한 기능을 동시에 구현하는 최근의 전자제품을 위한 전력 시스템은 다양한 종류의 전원을 구비해야 하며, 고효율 저가격 특성이 필수적이다. 이를 위해 본 논문은 단일 변압기를 이용한 중 용량급의 고효율 저가격형 다중출력 LLC 공진형 컨버터를 제안한다. 제안된 컨버터는 단일 변압기를 이용하고, 요구되는 출력 당 추가된 1 개의 보조 스위치만으로 구현되므로 저가격화에 유리하다. 또한 제안된 회로의 모든 전력 스위치들은 ZVS 및 ZCS가 가능하므로 스위칭 손실을 최소화 할 수 있다. 최종적으로 제안된 컨버터 및 전원시스템의 우수성과 이론적 분석의 타당성 검증을 위해 42" FHD급 PDP용 전원회로를 위한 시작품을 제작하여 고찰된 실험결과를 제시한다.
광표백 광도파로 자기정렬 전극을 이용하여 전기광학 폴리머 디지탈 광스위치를 제작하였다. 이 광스위치는 파장에 무관하게 동작하고 제작조건에 민감하지 않고 설계가 다양하다는 특성을 갖는다. 또한 광섬유와의 결합 손실이 작고 넓은 대역폭을 갖는 장점이 있다. 스위칭 성능을 향상시킬 목적으로 광표백 시간을 이용하여 광표백 광도파로의 도파모드 분포를 적절하게 조절함으로써 브랜치 영역에서의 모드 결합을 최적화 하였다. 또한 광과 인가 전계의 효과적인 겹침과 점진적으로 테이퍼된 전극을 형성하기 위해 자기정렬전극을 이용하였다. 측정된 누화는 1.32.mu.m와 1.55.mu.m에서 모두 -21dB 이하였고 각 출력포트의 소멸비도 모두 20dB 이상이었다.
본 논문에서는 Z-소스 인버터의 최대승압 불연속 PWM 방법을 설계하였다. 일반적으로 불연속 PWM 방법은 스위칭 손실을 줄이고, 효율을 향상시키기 위하여 사용되어 왔으며 본 논문에서는 기존에 연구되었던 Z-소스 인버터의 최대승압 PWM 방법과 함께 불연속 PWM 기법을 결합하여 적용함으로써 전체 효율을 향상시킬 수 있었다. 제안된 방법은 실험을 통하여, 기존의 PWM 방법들과의 효율을 비교함으로써 효용성을 입증하였다.
A zero vector selection method to reduce switching losses for model predictive control (MPC) of voltage source inverter is proposed. A conventional MPC of voltage source inverter has not been proposed, and a method to select the redundancy of the zero vector is required for this study. In this paper, the redundancy of the zero vectors is selected with generating a zero sequence voltage to reduce switching losses. The zero vector of 2-level inverter is determined by determining sign of the zero sequence voltage. In the proposed method, the quality of the current is retained and switching loss can be reduced compared with the conventional method. This result was verified by P-sim simulation and experiments.
요 몇 해 사이에 고내압$\cdot$대용량 파워디바이스에서는 아주 새로운 진전이 일어나고 있다. 파워일렉트로닉스 장치의 소형화$\cdot$고효율화 및 제어의 고속화 등의 요구에 응할 수 있는 차세대의 새로운 소자가 출현하여 그 제품화가 비약적으로 진전되고 있는 것이다. 새로운 파워디바이스의 대표적인 것으로는 다음의 3가지를 들 수 있다. $\cdot$HVIGBT(High Voltage Insulated Gate Bipolar Transistor Module)$\cdot$HVIPM(High Voltage Intelligent Power Module)$\cdot$GCT(Gate Commutated Turn-off)사이리스터 이들의 파워디바이스를 종래의 GTO(Gate Turn-off) 사이리스터와 비교해 보면 다음과 같은 특징이 있다.(1)GTO 사이리스터가 필요로 했던 스나버회로가 없어도(Snabber-less)턴오프가 가능하며, di/dt 억제용 아노드리액터의 생략 또는 저감이 가능하기 때문에 반도체 부녀회로의 소형화를 기할 수 있다. (2)게이트파워와 전체손실(소자 및 주변회로를 포함)의 저감으로 에너지 절약을 도모할 수 있다. (3)스위칭주파수를 2$\~$3kHz 정도까지 높일 수 있다. 이런 장점 때문에 다음과 같은 용도에의 적용이 기대되고 있다. (1)신간선, 지하철 등의 전철 응용 (2)액티브필터, SVG(무효전력발생장치), SVC(무효전력보상장치) BTB, 가변속 양수발전 스위치 등의 전력응용 (3) 철강압연이나 제지공장용 등의 대용량공업용 컨버터$\cdot$인버터 응용 HVIGBT와 HVIPM은 전철분야에서 신간선의 추진용 컨버터$\cdot$인버터장치와 보조전원장치, 그리고 지하철의 추진용 인버터 장치나 보조전원장치 등에 채용되고 GCT 사이리스터는 전력용 주파수변환기 등에 실용화되고 있다.
본 논문에서는 결함접지구조(Defected Ground Structure: DGS)의 전파 지연 특성을 이용하여 소형으로 구현한 휴대 인터넷용 고전력 Single Pole Double Throw(SPDT) 스위치의 특성이 제공되며 1/4 파장 전송선을 이용하여 제작된 일반적인 방식의 스위치와 그 특성이 비교된다. DGS를 활용하여 제작된 스위치는 높은 격리도를 확보하기 위해 병렬구조의 다이오드를 사용하여 구성되었으며 2.3 GHz에서 0.8 dB의 삽입 손실과 50 dB 이상의 격리도 특성을 보였고 50 W 이상의 전력을 다룰 수 있었다. DGS를 활용한 스위치는 기존의 전송선 방식의 스위치와 거의 동일한 스위칭 특성을 보이면서도 $50\%$ 가까운 회로의 크기 감소를 달성할 수 있었다.
본 논문에서는, 스위칭 손실이 적고 효율이 높은 이점을 갖고 있는 LLC 공진형 컨버터에 대하여 선형화된 수학적 모델을 정립하고 디지털 제어기 설계 과정을 제안한다. LLC 공진형 컨버터의 비선형 모델에 대하여 EDF(Extended Describing Function) 기법을 도입하여 비선형성을 선형 근사화시킨 선형 소신호 모델을 정립하고 Ziegler Nichols 방법을 이용하여 제어기 계수를 선정하였으며 연속시간 제어기를 디지털 제어기로 변환하여 적용한다. 유도된 선형 소신호 모델에 기반하여 전압 제어기를 설계하고, MATLAB 시뮬레이션을 통하여 제어기의 성능을 검증한다. 또한, 부하 변화 및 모델링 오차를 고려한 시뮬레이션을 통하여 LLC 공진형 컨버터에 대해 설계된 전압 제어기의 타당성 및 제어성능을 분석한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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