This paper compares performance characteristics and mechanical design specifications of outer rotor radial flux type and double-sided axial flux type permanent magnet generator for 1.5-kW class small scale wind power applications to suggest most suitable type. In order to analyze electromagnetic performances of two different type generators, this paper performs generating performance and efficiency characteristic analysis from electrical parameters obtained by using nonlinear finite element analysis using commercial software, electromagnetic losses characteristics equations and d-q characteristics equation. Considering the derived electromagnetic performance, mechanical design specifications and manufacturing cost, the best suitable model for 1.5-kW class wind power system is determined, and its experiment was performed to validate the suggested analysis method.
본 논문에서는 무선 전력 전송을 위한 10W RF Power Source를 설계 및 제작, 측정 하였다. 제작된 RF Power Source는 9~11MHz의 신호 생성을 위한 DDS와 전력 증폭을 위한 전력 증폭기로 구성되어 있다. 근거리 무선 전력 전송은 전자기 유도 또는 전자기 공진 형태의 무선으로 전력을 전달하게 되므로 전력 증폭기의 부하단의 임피던스가 변하게 되어 전력 증폭기의 특성의 변화가 생기는 단점을 가지고 있다. 이러한 단점을 극복하기 위해 본 논문에서는 부하단의 임피던스 변화에 둔감하도록 평형(Balanced)구조를 이용하여 전력 증폭기를 설계하였다. 제작된 RF Power Source는 입력 전원 DC 24V, 소모 전류 1.5A, 사용가능 주파수범위는 9~11MHz, 최대 출력 전력 10W의 특성을 보였다.
본 논문에서는 태양광발전용 소프트 스위칭 부스트 컨버터를 제안하였다. 900W급 어레이 태양전지를 사용하였고, 제안된 컨버터가 최대 전력점에서 발전을 하도록 P&O방식의 MPPT 알고리즘을 적용하였다.[1] 제안된 컨버터의 스위칭 소자 시비율은 MPPT 알고리즘의 수행결과에 따라 제어되며, 그 결과 컨버터에서 태양전지 출력전압(132~260V)을 입력받아 380Vdc로 승압한다. 소프트웨어를 활용하여 태양전지 구성과 MPPT 알고리즘 구현하였고 제안된 컨버터를 시뮬레이션 하였다.
본 논문에서는 GaN HEMT 소자를 이용한 고출력 고효율 특성을 가지는 광대역 SSPA의 개발을 다루고 있다. 개발한 SSPA는 8W 급과 15W 급의 GaN HEMT 소자를 사용하여 Pre-Drive 증폭단을 구성하였으며, Drive 증폭단은 50W/150W급 GaN HEMT 소자를 직/병렬구조로 사용하였다. Main 증폭단은 4-way 분배기와 결합기를 이용한 Balanced Structure를 적용하여 높은 출력을 구현하였으며, 안정적인 동작을 위하여 음(-)전원 제어 회로와 출력신호 검출 회로를 포함하고 있다. 제작된 SSPA의 사용가능 대역은 2.9GHz~3.3GHz로 단일전원을 사용하고 있으며 100us 펄스 폭, 10% Duty Cycle 조건에서 60dB의 전압이득, 1kW 출력과 약 28% 효율 특성을 가지는 것으로 측정되었다. 본 논문에서 개발한 SSPA는 S-대역을 사용하는 레이더시스템의 송신단에 적용될 수 있다.
본 연구는 LED 광원을 이용한 절전형 라인 조명제어장치의 개발에 관한 것이다. 기본 광원은 5W급 고휘도 LED Lamp를 기본적으로 1~5개의 개별 램프를 제어하며 LED Lamp의 불량상태와 운전상태 감시를 위한 정전류 방식의 구동 기능을 포함하고 여러 단계의 밝기 변화와 절전, 방열을 고려하여 PWM 방식으로 구동 밝기조절 및 점멸 주기 제어기능을 갖는다. 이장치는 도로의 라인조명용 단위장치로 구성될 수 있으며 개별적으로 중앙통제시스템과 통신제어기능을 수행할 수 있게 구성된 시스템이다.
무선전력전송 회로는 부하의 변동에 따라 출력값을 알맞게 제어해 줄 필요가 있는데 송신부와 수신부 회로는 분리되어 있으므로 제어루프 또한 분리되어야 한다. 기존에는 주로 통신방식이나 부하측 변조를 이용한 1차측 제어를 사용하였다. 하지만 통신을 이용하는 경우 가격이 비싸고 시스템이 복잡하며, 부하측 변조 방식은 제어회로의 반응이 느리다는 단점이 있다. 본 논문은 2.5W급 전계결합형 무선전력회로에 대하여 LED 광학링크를 이용해 송신부의 스위칭 주파수를 제어하는 회로를 제안한다. 이 회로는 수신부에 포토다이오드와 연산증폭기를 내장하여 부하에 추가적인 배터리전원 없이 저가로 우수한 성능의 제어기를 구성할 수 있으며, 그 성능을 하드웨어로 검증하였다.
본 논문은 개선된 DFT인 Goertzel 알고리즘을 이용한 3병렬 대용량 풍력 발전시스템의 LCL 필터 공진 보상을 제안한다. 최근에는 수동소자에 의한 손실이 없고, 추가적인 센서가 필요 없는 능동 댐핑 기법이 활발히 연구되어 지고 있다. 개선된 이산푸리에 변환인 Goertzel 알고리즘을 적용한 공진 보상 기법은 제어입력에 공진 성분이 제거된 전류 지령 값으로 제어하기 때문에 공진 저감 성능이 우수하다. 본 논문은 10kW급 대용량 풍력발전 모의 시뮬레이션을 통하여 제안하는 알고리즘의 성능과 유용성을 입증하였다.
본 논문에서는 30W급 스위칭형 직류전원장치 (Switching Mode Power Supply : SMPS)에 준공진형 프라이 백 스위칭 레귤레이터(quasi-resonant flyback switching regulator)를 적용하여 방사노이즈(radiation-noise)를 억제한 사례에 대하여 설명하고 있다. 기존의 PI사(社)의 TOP IC 시리즈$^{[1]}$와 같이 보편적으로 사용되고 있는 일명, 하드 스위칭(hard-switching)형 레귤레이터를 사용할 경우, 고속 스위칭시에 스위칭 손실(switching loss)과 스위칭 노이즈(switching noise)가 발생한다. 이로 인하여 SMPS의 발열에 따른 효율저화와 방사 노이즈에 의한 전파방해 등이 문제점이 된다. 본 논문에서는 일본의 Sanken사(社)에서 개발/시판중인 준공진형 스위칭 레귤레이터인 STR-F6000 IC 시리즈$^{[2]}$를 이용하여 프라이백 SMPS를 구성하여 방사노이즈를 저감하였다.
본 논문에서는 2개의 스위치를 갖는 고승압 준공진형 컨버터를 제안한다. 제안한 컨버터는 $L_r$과 $C_r$의 직렬 공진과 무손실 스너버를 이용하여 모든 다이오드의 ZCS 턴 오프 및 스위치의 ZCS 턴온 & ZVS 턴오프를 성취한다. 또한 매우 작은 정격의 무손실 스너버를 가지며 이 스너버는 메인회로와 무관하게 동작하는 장점이 있다. 제안하는 컨버터의 동작원리를 제시하고 1kW급 시작품의 실험을 통하여 타당성을 검증하였다.
본 논문에서는 절연형 단일스위치 ZCS-ZVS 컨버터를 제안한다. 제안한 컨버터는 모든 동작영역에서 다이오드의 ZCS 턴 오프 및 스위치의 ZCS 턴온 & ZVS 턴오프를 성취한다. 매우 작은 정격의 무손실 스너버는 메인회로와 무관하게 동작하는 장점이 있다. 또한 변압기의 1상한과 3상한을 모두 사용하기 때문에 코어의 부피가 작다. 제안하는 컨버터의 동작원리를 제시하고 200W급 시작품의 실험을 통하여 타당성을 검증하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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