독립부하가 존재하는 계통연계 인버터에서 LCL필터 설계시 계통으로 주입하는 전류뿐만 아니라 독립부하 전압품질도 고려되어야 한다. 또한, LCL필터의 가격과 부피측면을 고려하여 고조파 감쇠율은 기준을 만족하면서 인덕턴스와 캐패시턴스는 가능한 작게 설계하는 것이 중요하다. 본 논문에서는 계통전류의 고조파 기준은 만족하고, LCL필터 모델로부터 구해지는 전달함수를 이용하여 계통연계시와 독립운전시 모두 독립부하의 전압품질이 만족하도록 필터설계를 한다. 또한, 독립부하 전압리플, 인덕터 부피, 무효전류량, 시스템 대역폭에 가중치를 적용한 LCL필터 최적설계 방법을 제안한다.
중요부하가 존재하는 계통연계 단상 인버터에서 LCL필터 설계시 계통으로 주입하는 전류뿐만 아니라 중요부하 전압품질도 고려되어야 한다. 또한, LCL필터의 가격과 부피측면을 고려하여 고조파 감쇠율 기준을 만족하면서 인덕턴스와 캐패시턴스는 가능한 작게 설계하는 것이 중요하다. 본 논문에서는 계통 전류의 고조파 기준을 만족하고, LCL필터 모델로부터 구해지는 전달함수를 이용하여 계통연계시와 독립운전시 모두 중요부하의 전압품질이 만족하도록 단상 인버터의 필터설계를 한다. 또한, 중요부하 전압리플, 인덕터 부피, 무효전류량, 시스템 대역폭에 가중치를 적용한 LCL필터 최적설계 방법을 제안한다.
본 연구에서는 스케쥴링과 하드웨어 할당에 관련된 상위단계합성에서 최적설계 방법론을 효과적으로 변형된 시뮬레이티드 어닐링 기법을 사용하여 정립한다. 또한 정립된 기법을 디지탈필터(DF : digital filter)의 설계에 적용하여 파이프라인 DF 의 경우 최적설계시에 속도와 하드웨어의 최적의 절충 문제와 어레이 DF에서의 해석 에 관련된 문제점을 검토한다. 이러한 적용사례를 통해 제안된 방법이 보다 빠른 시간 에 향상된 비용함수값을 줄 수 있음이 확인되고 복잡한 디지탈필터 설계에 이용될 수 있음이 입증된다.
본 논문에서는 리튬이온 배터리 모델을 고려한 양방향 인터리브드 DC-DC 컨버터의 최적 수동소자 설계 기법을 제안한다. 제안하는 방법은 배터리 리플전류 제한값과 필터 커패시터의 전류정격을 만족시키는 최대 허용 리플전류를 설계함으로써 최소한의 인덕턴스값과 최적의 필터 커패시터를 구한다. 본 설계 기법을 하이브리드 ESS를 위한 100kW급 양방향 인터리브드 DC-DC 컨버터에 적용하여 설계하였다.
사다리형 SAW 필터의 개발을 위해서 종래에는 설계변수 하나하나를 변화시켜 시행착오식으로 사양을 만족시키는 값을 찾아야만 하였다. 본 연구에서는 주어진 사양을 만족시킬 수 있는 사다리형 SAW 필터의 패턴을 자동으로 설계하는 최적 설계법을 개발하였다. 우선 Smith 등가회로 해석법을 이용하여 사다리형 SAW 필터용 해석 프로그램을 제작하였으며, 그 프로그램에 의한 시뮬레이션 결과를 실제 제작된 시작품의 성능과 비교해 봄으로써 타당성을 검증하였다. 이 해석 프로그램을 바탕으로 설계변수의 조정에 따른 성능변수의 변화 경향을 분석함으로써 최적 설계 알고리즘을 개발하였으며. 그 타당성 및 효용성을 기 상용화된 제품들에 대해 시험 설계해 봄으로써 증명하였다.
전자계 신호의 시간 변동량을 추출하여 파형으로 나타내는 동작곡선 등은 그 형태가 매우 복잡하다. 이러한 신호의 관측파형에 대하여 특징을 나타내는 변곡점과 같은 신호의 특정 시간을 정확히 결정하는 것이 중요하다. 이러한 특징을 검출하는데 흔히 필터를 설계하여 사용하게 된다. 특히 잡음이 신호에 중첩될 때 자연관측필터를 적용하면 변곡점 추출이 가능하다. 본 논문에서는 잡음이 혼재될 경우에 변곡점의 양호한 추출을 위하여 최적의 차수의 자연관측필터 설계방법을 제안 한다.
본 논문에서는 CSD 계수로 표현되는 FIR 필터를 설계하는 방법에 관하여 고찰한다. 먼저, 게이트 수 측면에서 필터의 복잡도를 추정하는 방법을 제시한다. 이 방법을 통하여 최소의 복잡도를 가지면서 요구되는 성능을 만족시키는 필터를 설계할 수 있다. 다음으로 BonsaiG이라는 MILP 프로그램에 근거한 CSD 필터 설계 프로그램을 제시한다. 2가지 예제를 통해 설계된 필터의 게이트 수가 400-600 정도 차이를 나타내고, 이러한 비교를 통해 최적의 필터를 얻을 수 있음을 보인다.
본 논문에서는 시변 최적 FIR 필터를 이용한 전력 신호의 고조파 검출 방법을 제안한다. 잡음이 고려된 전력 신호에 대해 고조파의 진폭과 위상각의 변화량이 확률적 정보로 고려된 시변 상태 방정식 모델에 대해 시변 최적 FIR 필터를 설계하여 고조파 성분을 검출한다. 제안한 검출 방법에 사용된 시변 FIR 필터는 유한 구간의 정보만을 사용하고 어떠한 초기 조건도 사용하지 않도록 설계되어 칼만 필터 기반의 검출 방법의 오차 누적에 따른 검출 성능 저하나 발산 문제를 해결할 수 있다. 또한 FIR 구조의 필터 사용을 통해 칼만 필터 대비 불확실성에 대해 보다 강인한 검출이 가능하다. 시변 최적 FIR 필터의 사용을 통해 시불변 최적 FIR 필터 기반 고조파 검출 방법 대비 보다 일반적인 해를 제공한다. 제안하는 검출 방법의 우수성을 검증하기 위해 시변 칼만 필터 및 적응 칼만 필터 기반 고조파 검출 방법과의 비교 시뮬레이션을 수행한다.
현재 계통 연계형 인버터에서 필터 크기를 줄이고 동적특성을 개선하며 필터의 성능향상을 하기 위해 LCL필터의 사용이 증가하고 있다. LCL필터를 설계함에 있어 계통측으로 흘러들어가는 전류의 THD를 줄이는 것이 설계의 주된 목적이지만, 인버터측의 인덕터에 흐르는 전류의 최대치를 고려함으로써 필터에서의 전력손실을 줄이고 시스템전체의 효율을 높게 가져갈 수 있다. 본 논문에서는 계통 연계형 인버터의 LCL 필터설계에 있어서 인버터측 인덕터의 전류 리플의 최대치를 분석하고 이를 고려하여 필터설계를 하고 있다. 이 설계를 통해 컴퓨터 시뮬레이션과 실험을 통하여 타당성을 검증한다.
본 논문에서는 필터 임피던스와 공진주파수를 고려한 계통연계형 인버터의 LCL 필터 설계기법을 제안한다. 일반적으로 계통연계 인버터는 고속 스위칭으로 인한 고조파 전류가 출력단에 포함된다. 이러한 고조파를 감소시키기고 출력을 정현파로 만들기 위해 출력단에 수동필터가 사용된다. 제안하는 필터 설계 기법은 필터 인덕턴스를 최소화 할 수 있다. 따라서 수동필터의 부피를 감소시키고 DC링크 전압 이용률 손실을 최소로 할 수 있다. 제안하는 방법으로 LCL 필터를 설계하고 실험을 통해 설계 방법의 타당성을 검증하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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