본 연구에서는 축전지를 포함하는 하이브리드 시스템에서 최소 규모의 축전지를 양방향 컨버터를 이용하여 직류단에 연결함으로써 에너지를 충${\cdot}$방전시킬 수 있는 제어 기법을 제안한다. 사용된 양방향 컨버터는 본 연구에서 고려하는 시스템 사양에서 가장 경제적인 비절연형 single-phase 컨버터의 구조이다. 본 논문에서는 하이브리드 시스템 내에서의 양방향 컨버터의 동작 제어와 축전지를 효과적으로 관리할 수 있는 제어 알고리즘에 대해서 연구하였다.
본 논문은 화상회의 시스템 개발에 있어서 양방향 흐름제어 방식을 제안한다. 제안한 양방향 흐름 제어 방식은 End-To-End 간의 처리량과 네트워크의 상태를 SR과 RR의 손실율을 이용해서 3가지 상태(혼잡, 안정, 무부하)로 정의하였으며 그에 따른 양방향 흐름 제어 알고리즘을 적용해서 전송율을 조절해서 손실율을 줄이고 양단간 처리량 증가 및 송수신의 공정성을 갖게 한다. 제안한 알고리즘을 적용해 PC 카메라를 이용한 화상회의 시스템을 구현했으며, 이를 통해서 양측 모두 손실율의 감소, 수신율의 증가, 안정적인 송.수신, 송.수신량의 공평성이 향상되었다.
최근들어, 전기이중층 커패시터 등의 친환경 전력저장장치의 수요가 증가하면서, 이를 위한 양방향 충/방전기의 수요 또한 증가하고 있다. 그러나, 기존의 상용화된 아날로그 제어기를 사용하는 DC-DC 컨버터를 충 방전기로 사용하게 되면, 충/방전 레퍼런스를 제공하는 상위 디지털 제어기와 별도로 아날로그 제어기를 제작해야 하는 문제가 있고, 회로가 복잡해지며, 모드전환 시 과도응답이 좋지 않다. 이에 대한 대안으로 단일 디지털 제어기를 사용하게 되면 쉽게 구현 가능한 설계방식을 이용하여 양방향 시스템의 성능을 향상 시킬 수 있다. 본 논문에서는 단일 회로 단 양방향 벅-부스트 컨버터에 전기이중층 콘덴서를 이용한 친환경 전력저장장치의 양방향 충/방전 시스템을 구현하고, DSP(TI사 TMS320F28335)를 이용한 디지털 제어기를 적용하였다. MATLAB simulink를 이용하여 모의실험을 수행하였고, 하드웨어를 구성하여 실험한 결과, 모의실험과 마찬가지로 양방향 시스템의 응답특성이 개선되었음을 보여주었다.
양방향 QZSI(Quasi Z-Source Inverter)를 이용한 유도전동기 제어 시스템은 암단락 상태를 제어에 이용할 수 있어서 추가 컨버터 없이도 단일 구조로 가변 배터리 전압을 일정하게 승압할 수 있다. 암단락을 이용한 승압은 직류단 전압제어가 보장되어야 하며 전압 제어기 성능이 인버터 출력 전류 제어에 상당한 영향을 미친다. 전압제어는 임피던스 네트워크의 커패시터 전압을 일정하게 제어하거나 직류단 전압을 직접적으로 또는 간접적으로 일정하도록 제어하여 구현할 수 있다. 본 논문에서 양방향 전력 전달이 가능한 QZSI를 통해 유도 전동기를 제어하며 시뮬레이션을 통해 이를 검증한다.
양방향 QZSI(Quasi Z-Source Inverter)를 이용한 유도전동기 제어 시스템은 암단락 상태를 제어에 이용할 수 있어서 추가 컨버터 없이도 단일 구조로 가변 배터리 전압을 일정하게 승압할 수 있다. 암단락을 이용한 승압은 직류단 전압제어가 보장되어야 하며 전압 제어기 성능이 인버터 출력 전류 제어에 상당한 영향을 미친다. 전압제어는 임피던스 네트워크의 커패시터 전압을 일정하게 제어하거나 직류단 전압을 직접적으로 또는 간접적으로 일정하도록 제어하여 구현할 수 있다. 본 논문에서 양방향 전력 전달이 가능한 QZSI를 통해 유도 전동기를 제어하며 시뮬레이션과 실험을 통해 이를 검증한다.
DC마이크로그리드에서, 양방향 컨버터를 통한 계통과 배터리와의 전력교환은 필수적으로 요구 된다. 일반적으로 계통이 연결 되었을 때 배터리를 충전시키고, 계통이 끊어 졌을 때는 배터리를 통해 계통에 전력을 공급하는 양방향 동작을 한다. 이러한 전력방향전환 과도상태를 줄이기 위해 무순단 절체 기능이 필요한데, 전류 제어기를 공유하는 방식의 경우 전압제어기의 포화가 발생하면 양방향 컨버터의 출력응답이 늦어지거나, 출력이 불안정해 진다. 이 문제를 해결하기 위해 양방향 컨버터의 대표적인 포화방지(Anti-windup)기법을 적용하여 성능을 비교하였다. 또한 PSIM 소프트웨어를 통해 DC마이크로그리드 시스템을 구현해 효과를 확인한다.
본 논문은 양방향으로 동작하는 직렬 공진형 DC-DC 컨버터의 디지털 제어기 해석 및 설계에 대해 기술한다. LLC 양방향 공진형 컨버터 전력 변환단 동특성을 기반으로 소신호 해석을 이용한 디지털 제어기를 설계하고, DSP를 이용하여 디지털 제어기를 구현한다. 디지털 제어기는 Emulation 방식을 이용하여 설계한다. 개발된 디지털 제어기를 300W급 공진형 컨버터 실험보드에 적용하여 디지털 제어방식의 전원단의 동특성 및 폐루프 성능을 검증한다. 제어기 설계의 이론 검증 및 분석은 PSIM Simulation과 실험 측정으로 비교 검증한다.
전기자동차를 위한 양방향 탑재형 충전기의 장내구성을 달성하기 위해 전해캐패시터를 사용하지 않는 전력변환장치가 요구된다. 본 논문에서는 V2G-V2H 기능을 갖는 무 전해캐패시터 양방향 탑재형 충전기의 제어알고리즘을 제안한다. 제안하는 양방향 충전기는 정현파 충전방식이 적용되었고 인버터만 제어하여 V2G-G2V-V2H 모드전환이 끊김없는 장점을 갖는다 제안하는 알고리즘을 검증하기 위한 3.3kW급 시작품의 시험결과로 타당성을 검증하였다.
본 논문에서는 비절연 고승압 소프트 스위칭 양방향 DC-DC 컨버터의 PWM Plus Phase Shift(PPS) 제어기법을 제안한다. 제안하는 컨버터는 기존의 하프브리지 양방향 컨버터의 2배의 승 강압비를 가지며 CCM에서 모든 스위치가 소프트스위칭을 성취한다. 또한, PPS 제어기법을 적용하여 스위치의 전압/전류정격을 최소화할 뿐 아니라 매끄러운 모드전환이 가능하다. 제안하는 양방향 컨버터의 3kW 시작품은 5.2배의 승 강압동작에서 최고효율 97.2%, 97.5%를 달성하였다.
본 논문에서는 친환경 자동차용 양방향 절연형 저전압 직류변환장치(Low voltage DC-DC converter, LDC)를 제안한다. 제안한 컨버터는 직렬 공진형 컨버터를 이용한 2단 방식으로 비절연 컨버터가 전압 및 양방향 제어를 하며 절연부는 고정듀티와 고정주파수로 동작시켜 전 부하영역에서 ZCS 턴온 및 턴오프가 가능한 장점을 갖는다. 또한 양방향 전압제어가 가능한 제어 전략을 제안하였다. 5 kW급 시작품으로 제안한 방식의 타당성을 검증하였으며 강압모드시 최고효율 95.13 %, 승압모드시 최고효율 95.08 %를 달성하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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