비접촉 전력전송 시스템에 사용되는 변압기는 일반적인 변압기와 달리 구조적으로 분리된 형태를 갖는다. 이로 인해 결합 시 일반적인 변압기에 비해 큰 공극이 발생하게 된다. 본 논문에서는 상대적으로 큰 공극이 발생하여도 높은 결합계수를 유지하여 전력전달 특성이 우수한 'ㅁㅓ' 코어를 이용한 비접촉 변압기를 제안하였다. 그리고 제안된 변압기의 공극변화에 따른 인덕턴스 파라미터 변화 및 부하변화에 따른 효율특성을 분석하였다. 컨버터 시스템은 모든 부하에서 높은 효율특성을 갖는 직병렬 공진 컨버터를 사용하였으며, 시뮬레이션을 통하여 그 특성을 분석하였다.
현재 전력 반도체는 신재생/대체 에너지 시스템, 자동차/전기자동차, 디스플레이/LED 드라이브 IC 등과 같이 산업용뿐만 아니라 가정용에서도 그 수요가 급증하고 있다. 이러한 전력 반도체는 각 시스템에서 전력 변환, 분배 및 관리를 하는 역할을 하게 되는데, 이러한 전력 시스템에 적용되기 위해서는 고속 스위칭, 낮은 전력 손실 및 발열, 소형화 등의 특성이 요구되어진다. 이러한 특성을 만족하기 위해 현재 전력반도체는 수평형 소자에서 수직 형태로의 구조적 변경을 꽤하고 있으며, 또한 수직형 구조에서도 더욱 소형화와 고밀도 전류, 낮은 전력 손실 특성을 구현하기 위해 여러 가지 형태의 어레이 기술을 개발하고 있다. 본 연구에서는 사각 형태의 어레이 (square array, mesh type)를 가지는 수직형 TDMOS (Trench double diffused metal oxide effect transistor)에서 트렌치 부분을 중심으로 액티브 영역과 그 외각 영역의 도핑 농도와 접합 깊이의 변화에 따른 전기적 특성 변화를 파악함으로써 TDMOS의 안정적인 구동 영역을 확보하기 위한 연구를 수행하였다. 본 연구는 silvaco 시뮬레이션 툴을 이용하여 실제 소자 제작 공정과 유사한 형태로의 공정을 가상적으로 진행하고, 액티브 영역과 그 외각 영역의 도핑 및 접합 깊이를 결정하는 이온 주입량과, 후속 열처리의 온도와 시간 등을 변화함으로써 그 전기적 특성을 상호 비교하였다.
본 논문은 일사량 변화 시, 최대 출력점을 추종하는 태양광 발전시스템의 동적 응답특성을 향상시키기 위해 가변 스텝 사이즈 기반의 P&O (perturb & observe) 알고리즘을 제안하였다. 제안된 기법은 일사량과 PV (photovoltaic) 전류 관계로부터 일사량 변화에 따른 최대 전력점 전류 $I_{MPP}$변화 특성을 이용하며, 새로운 I-V 곡선에서 PV 동작점을 최대 출력점으로 빠르게 이동시키는 고속모드와 정상상태 부근에서 정상상태 효율 향상을 위한 가변 스텝 모드로 구성된다. 시뮬레이션 및 실험을 통해 $500W/m^2$와 $1000W/m^2$ 일사량 증감 조건에서 제안된 MPPT(maximum power point tracking) 기법의 추종 성능을 검증하였으며, MPPT 주기가 2초이고 일사량 $500W/m^2$과 $1000W/m^2$ 증감을 할 때 추종시간은 약 30초 정도이며, 정상상태 PV 전압변동은 약 0.1V로써 일사량 변화 조건에서 제안된 MPPT 기법의 알고리즘 성능을 검증하였다.
Lateral MCT(MOS-controlled thyristor)소자의 전기 적 특성 Parameters의 변화에 따른 스위칭 특성을 조사하였다. 제안된 Lateral 구조의 MCT는 채널과 drift영역의 제작과정이 간편하여 ON저항이 작으면서, 대전류용인 전력소자의 제작이 가능할 것으로 사료되는데, SPICE와 MEDICI 시뮬레이션을 이용하여 drift 저항, transit time및 불순물 농도 분포에 따른 전기적 특성을 알아보았다. 불순물의 농도와 채널길이의 변수에 의한 소자의 저항을 변화시켜 U 특성과 주파수 특성을 조사하였는데, 저항이 커질수록 turn-off 시간과 ON 저항은 증가함을 나타냈다.
본 논문에서는 설계된 전력증폭기에서 가변 바이어스 기법을 이용하면 전력부가효율을 증가시킬 수 있다는 것을 보였다. 서로 다른 출력전력을 갖는 이중 모우드에서 높은 효율을 얻기 위하여 가변 바이어스 기법을 이용하고 바이어스 변화에 따른 영향을 시뮬레이션 하였다. 게이트 전압을 고정하고 드레인 바이어스를 시뮬레이션으로 최적값을 구하여 이를 변화하여 전력증폭기의 효율을 향상시킬 수 있었다. 또한 전력증폭기의 비선형 특성을 분석하고 디지털 사전왜곡 기법을 이용하여 이중 대역 증폭기의 송신기의 ACPR 특성을 최대 10dB 개선되었다.
고효율과 높은 전력밀도를 갖는 LLC 공진컨버터를 플라즈마 공정용 DC 전원장치로 사용하기 위해서는 공정의 특성상 출력 Filter 커패시턴스 값을 작게 설정해야 한다. 이때, 기존의 LLC 공진컨버터와 다른 동작특성을 보이게 되는데, 본 논문에서는 플라즈마 공정용 LLC 공진컨버터에서 출력 Capacitor를 고려한 LLCC 공진 컨버터의 특성 및 변화를 분석하였으며 시뮬레이션을 통해 확인하였다.
지연 등화기(Delay Equalizer) 또는 위상 필터(Phase Filter)라고도 불리는 전역 통과 필터(All Pass Filter)는 주파수의 변화와 관계없이 위상만을 변화 시키는 시간 지연 장치(Time Delay Device)이다. 모든 주파수에서 진폭의 이득이 '0' 또는 일정하지만, 위상의 특성만을 개선하기 위해 사용되는 위상 필터 이다. 본 논문은 이와 같은 전역 통과 필터(APF)의 특성을 이용하여 순시 유효 전력(Active Power) 및 순시 무효 전력(Reactive Power)의 측정 방법에 대하여 연구하였다. 전역 통과 필터(APF)의 좌표변환을 사용하여, 필터에서의 정보를 통한 유효 전력과 무효 전력 측정이 가능하다. 따라서 본 논문에서는 시뮬레이션을 통해 그 타당성을 검증하였다.
본 연구에서는 최근 각광받고 있는 풍력-터빈 발전기의 동적 특성에 관한 시뮬레이션을 수행한다. 풍력을 이용한 전기의 생산은 기존의 화력발전에 비해 환경에 악영향이 거의 없고 풍력자원 또한 무한하다고 할 수 있다. 즉, 풍력발전 자체는 많은 장점을 가지고 있다. 하지만 풍력-터빈 발전기가 기존의 전력계통에 연계되면 전력계통에 미치는 영향은 동기발전기만으로 구성된 전력계통과는 다르며 특히 동적특성이 달라진다. 따라서 안정적인 풍력발전을 보장하기 위해서는 기존의 전력계통에 풍력발전기를 연계할 때 그 특성을 검토하는 것이 필수적이다. 본 논문에서는 PSS/E를 이용하여 GE1.5MW의 풍력-터빈 발전기에 대한 동적특성을 시뮬레이션 한다. 풍속의 변화, 부하의 변화 그리고 무한대 모선의 전압변화를 통하여 GE1.5MW의 풍력-터빈 발전기의 특성을 검토하였다.
본 논문은 ITER의 플라즈마 제어를 위하여 자기적으로 결합된 초전도 PF 코일에 흐르는 전류를 제어하는 기법과 RTDS 실험결과를 분석하였다. MATLAB/SIMULINK를 이용하여 유도 결합된 4개의 초전도코일을 모델링하여 전류제어기법을 시뮬레이션하였으며, 실험은 RTDS를 이용하여 진행하였다. 각 부하전류가 전류 지령치를 추종할 때, 동시다발적으로 발생하는 상호 인덕턴스와 전류 극성변화의 영향을 MIMO(Multi Input Multi Output) 시스템 기반으로 하여 각 초전도코일의 전압변화 특성을 해석하였다. 시뮬레이션과 실험을 통해 MIMO 시스템 특성의 유도 결합된 초전도코일의 전류제어 특성을 검증하였다.
본 논문에서는 능동댐핑을 이용하여 영구자석 동기전동기(PMSM)의 회생 제동 시 기계적 마찰력을 이용한 브레이크와 같은 제동특성을 얻으면서도 최대한의 회생에너지를 얻을 수 있는 기법에 대하여 제안한다. 능동댐핑의 이득 값을 조정하여 가상으로 마찰력을 조정하였으며 최대회생이 가능한 이득 값의 기준을 정의하고, 시뮬레이션을 통해 가상 마찰력의 변화에 따른 감속 궤적 및 PMSM의 출력전력 변화를 확인하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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