지금 까지 유도 가열용 인버터의 여러 가지 회로 방식이 소개 되었다. 그러나, 회로 방식을 선정 하는데 있어서 설계자의 취향, 또는 종래의 회로을 채택으로 인하여, 각기 다른 출력, 스위치 소자의 정격 전압, 전류, 및 수동 소자의 정격 전압, 전류을 만족하는 회로 선정이 될 수 있는 수식적 모델링, 비교 실험이 부족 하였다.
한국표면공학회 2011년도 춘계학술대회 및 Fine pattern PCB 표면 처리 기술 워크샵
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pp.112-112
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2011
300 mm 웨이퍼용 도핑장치에서 2 MHz 유도결합 플라즈마와 8 kHz의 기판 바이폴라 펄스 바이어스에 의한 플라즈마에 대해 수치 계산이 수행되었다. 한 주기에서 0, -500, +100 V의 Pulse duration동안 기판 전체에 100, 500, 150 eV 부근의 이온 입사 에너지 분포를 보였으며, 이에 따라 기판 가장자리에서의 이온 입사 각도는 -30~+$30^{\circ}$ 사이에서 변화함으로서 도핑 불균일에 대한 원인을 확인하였다.
본 논문에서는 고주파 공진형 인버터 접속의 가열 코일로부터 비접촉 상태로 전자유도 와전류를 구조물에 가하여 발열하는 공진형 인버터를 이용한 유도가열 방식의 최적설계를 제안하였다. 설계한 시스템 인버터는 스위칭주파수 20[kHz] 대역에서 동작하는 하프-브리지 고주파 직렬 부하 공진형이며 LC공진 설계 시 부하 자체를 L로 설정하여 효율을 최대화 하였다. 또한 유도가열용 인버터에 적용 가능한 스너버회로의 특성분석을 통해 본 시스템의 최적화에 관한 연구를 하였다.
본 연구 대상인 인천시 용유도 남북동유적은 신석기지대 유적으로 고고학적 발굴조사만으로 유적의 성격 규명에 어려움이 있었다. 이에 유구 내 토양 및 석재의 사용 용도 및 성격 규명을 위한 정보를 얻고자 잔존지방분석을 시도하였다. 먼저 스테롤 분석으로 시료의 동 식물성을 구별하였으며 지방산조성의 동정으로 고고자료에 잔존하는 유기물의 종류를 밝히고자 하였다. 그 결과 6기의 유구 중 9, 10, 12호는 패류와 관련된 물질이, 32호는 어류, 42호 및 43호는 식물성물질이 잔존하는 것으로 추정되었다. 이와 같은 분석결과는 용유도 남북동유적의 야외노지가 어패류 등을 굽는 시설물로 사용되었던 것으로 추정할 수 있었다.
본 논문의 목표는 실제 시스템과 가장 유사한 이중여자 유도발전기(Doubly-Fed Induction Generator)의 시뮬레이터를 구현하고 실험을 통해서 그것을 검증하는 것이다. 바람의 속도를 2D 룩업 테이블을 이용하여 데이터화 한 후 터빈 모델의 입력으로 인가한다. 터빈 모델의 파라미터는 실험용 이중여자 유도발전기의 것과 동일하게 설정하여 실제 시스템과 유사하게 하였다. 지금까지는 이중여자 유도발전기를 모사하기 위하여 매트랩(Matlab) 등을 이용하였지만 실제와 다소 다르다는 문제와 구현하기 힘들다는 문제를 가지고 있었다. 하지만 본 논문에서는 심플로러(Simplorer)를 이용하여 쉽고 정확한 시뮬레이터를 구현하였다. 터빈과 이중여자 유도발전기는 기어를 이용하여 직결함으로써 실제 시스템과 매우 가깝게 모사하였으며 이중여자 유도발전기의 회전자를 여자시키기 위해 이산 캐리어 변조 방법을 이용하여 매트릭스 컨버터를 구동하였다. 그리고 실험을 통해서 시뮬레이터의 결과와 실험 결과의 비교 및 검증을 한다. 궁극적으로 어떤 지역의 바람의 품질과 발전량 등 중요한 정보를 얻기 위해 실제 크기의 발전기를 설치하지 않고 본 논문에서 개발한 시뮬레이터를 이용하여 쉽게 그 정보들을 얻을 수 있다.
본 논문은 고주파 유도 가열기의 전력조절을 위해 뉴로-퍼지 알고리즘을 이용하고, IGBT를 사용한 위상 전이 펄스변조(PSPM)와 주파수 추종 펄스변조(FEPM) 가 조절되는 공진 고주파 인버터를 응용한 유도가열기를 설명한다. 이는 실제로 산업 현장에서 20KHz~500KHz 유도 가열 및 유도 용해 전원장치용으로 쓰인다. 위상 전이 펄스변조 (PSPM) 정전력 조절 기술을 바탕으로 한 적응 주파수 추종기법은 스위칭 손실을 최소화하고 전력조절을 용이하게 하기 위해 소개되어졌다. 뉴로-퍼지제어기를 사용하여 만들어진 실험장치는 성공적인 논증과 토의가 되어졌다.
본 논문은 뉴랄퍼지를 이용한 디지탈식 제어기를 고주파 유도 가열기의 전력 조절을 위해 IGBT를 사용한 위상 전이(Phase-Shift) 펄스폭 변조(PWM)와 펄스 주파수 변조(PFM)가 조절되는 공진 고주파 인버터를 응용한 유도가열기를 설명한다. 이는 실제로 산업 현장에서 20KHz~500KHz 유도 가열 및 유도 용해 전원 장치용으로 쓰인다. 위상 전이(Phase-Shift) PWM 정전력 조절 기술을 바탕으로 한 적응 주파수 추종 기법은 스위칭 손실을 최소화하고 전력조절을 용이하게 하기 위해 소개되어졌다. IGBT를 사용하여 실험적으로 만들어진 실험장치는 성공적으로 논증과 토의가 되어졌다.
본 논문은 퍼지를 이용한 디지탈식 제어기를 고주파 유도 가열기의 전력 조절을 위해 IGBT를 사용한 위상 전이(Phase-Shift) 펄스폭 변조(PWM)와 펄스 주파수 변조(PFM)가 조절되는 공진 고주파 인버터를 응용한 유도가열기를 설명한다. 이는 실제로 산업 현장에서 20/$_{KHZ}$~500$_{KHZ}$ 유도 가열 및 유도 용해 전원 장치용으로 쓰인다. 위상 전이(Phase-Shift) PWM 정전력 조절 기술을 바탕으로한 적응 주파수 추종 기법은 스위칭 손실을 최소화하고 전력조절을 용이하게 하기 위해 소개 되어 졌다. IGBT를 사용하여 실험적으로 만들어진 실험장치는 성공적으로 논증과 토의가 되어졌다.어졌다.
이중여자 유도전동기의 두 3상 시스템중 하나는 직접 전원에 접속되어서 에너지 변환을 담당하고 다른 3상 시스템은 전류의 크기나 주파수를 제어할 수 있는 인버터에 접속되었다. 단일여자 모드에서 운전되는 기계는 유도모드만 가능하나 이중여자 모드에서 운전되는 기계는 유도모드와 동기모드 둘 다 가능하다. 동기모드에서 운전되는 이중여자 유도전동기의 효율은 유도모드나 기존의 유도전동기 보다 높으며 속도 제어용 인버터 정격은 일반적으로 기계정격보다 크지만 이중여자 시스템에서는 기계 정격의 일부로 가능하다. 동기모드에서 속도는 인버터 출력전류의 크기나 주파수를 가변함으로서 제어될 수 있으며 이중여자 유도전동기를 가변속도 시스템에 사용하면 다른 전기기계의 사용에 비해 유지보수비와 가격을 감소시킬 수 있다.
본 연구에서는 유도기의 사용 환경과 운전 조건을 고려하여 출력 1 [MW]급의 대형 유도기를 설계하였다. 유도기의 설계사양은 당사의 유도기 설계 프로그램(=등가회로법)을 통하여 전체적인 사양을 도출하였고, 기계 방정식과 결합된 유한요소 해석 프로그램을 이용하여 세부적인 동특성을 해석하였다. 유도기의 설계 변수는 턴수, 슬롯면적, 운전전압으로 하였고, 구동 주파수 25~60 [Hzl의 범위에서 가장 효율이 높은 유도기를 설계하였다. 해석의 타당성을 검증하기 위하여 샘플용 유도기를 제작하고 부하 시험을 수행하여 해석결과와 비교하였다. 부하 시험은 구동 주파수 25$\sim$60 [Hz]의 범위에서 부하율을 25$\sim$100 [%]로 변화시켜 수행하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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