• Journal of Power Electronics
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• 제15권4호
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• pp.899-909
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• 2015

A dual-input boost-buck converter with coupled inductors (DIBBC-CI) is proposed as a thermoelectric generator (TEG) power conditioner with a wide input voltage range. The DIBBC-CI is built by cascading two boost cells and a buck cell with shared inverse coupled filter inductors. Low current ripple on both sides of the TEG and the battery are achieved. Reduced size and power losses of the filter inductors are benefited from the DC magnetic flux cancellation in the inductor core, leading to high efficiency and high power density. The operational principle, impact of coupled inductors, and design considerations for the proposed converter are analyzed in detail. Distributed maximum power point tracking, battery charging, and output control are implemented using a competitive logic to ensure seamless switching among operational modes. Both the simulation and experimental results verify the feasibility of the proposed topology and control.

• 전력전자학회:학술대회논문집
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• 전력전자학회 2012년도 전력전자학술대회 논문집
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• pp.399-400
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• 2012

The proposed battery charger presented in this paper is suitable for Lead-Acid Battery and the dc/dc buck converter topology is applied as a charger circuit. The technique adopted in this charger is constant current & constant voltage dual mode, which is decided by the value of voltage of proposed battery. Automatic mode change function is detected by the percentage value of level of battery charging. CC Mode (Constant Current Mode) is operated when charging level is below 80% of the total charging of Battery voltage and above 80% of battery voltage charging, CV Mode (Constant Voltage Mode) is automatically operated. As the charging level exceeds 120%, it automatically terminates charging. The feedback signal to the PWM generator for charging the battery is controlled by using the current and voltage measurement circuits simultaneously. This technique will degrade the damage of proposed type of battery and improve the power efficiency of charger. Finally, a prototype charger circuit designed for a 12-V 7-Ah lead acid battery is constructed and tested to confirm the theoretical predictions. Satisfactory performance is obtained from simulation and the experimental results.

• 전력전자학회:학술대회논문집
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• 전력전자학회 2010년도 추계학술대회
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• pp.343-344
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• 2010

화석연료의 고갈로 인하여 친환경 자동차에 대한 연구와 상용화가 급속도로 진행되면서 점점 대형 차종으로 그 범위가 넓어지고 있다. 대형 차종에 적용되는 전기동력 시스템의 MCU(Motor Control Unit), GCU(Generator Control Unit), DC/DC 컨버터 등과 같은 전장품도 그 용량이 커지면서 상용화를 위해 효율적인 측면도 많이 부각되지만 스위칭 소자, 변압기, 초크, 다이오드 등에서 동작으로 인해 열이 발생하고 제품의 구조상 밀폐된 공간에 장착이 되기 때문에 발열로 인한 동작의 신뢰성과 제품의 내구성에 큰 영향을 미치게 된다. 그중 가장 발열이 심한 IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor) 등과 같은 스위칭 소자에서 발생하는 열을 효과적으로 냉각시키기 위해 수냉구조가 필수적이며 동일한 조건의 수압, 유량에 보다 높은 방열특성을 가지기 위해 냉각구조에 대한 해석이 제품을 개발 전에 선행되어야 한다. 본 논문에서는 유로의 냉각핀 형상과 유로 구조에 따라 방열특성이 어떠한 차이가 있는지 시뮬레이션 프로그램을 통하여 비교하고, 모사발열체를 이용한 방열부의 냉각 성능 시험과 다이나모 환경의 최대 출력 시험을 통하여 방열 특성을 확인하였다.

• KIEE International Transaction on Electrical Machinery and Energy Conversion Systems
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• 제3B권1호
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• pp.1-9
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• 2003

This paper deals with the nodal admittance approach steady-state frequency domain analysis of the three-phase self-excited induction generator (SEIG) driven by the variable speed prime mover as the wind turbine. The steady-state performance analysis of this power conditioner designed for the renewable energy is based on the principle of equating the input mechanical power of the three-phase SEIG to the output mechanical power of the variable speed prime mover mentioned above. Us-ing the approximate frequency domain based equivalent circuit of the three-phase SEIG. The main features of the present algorithm of the steady-state performance analysis of the three-phase SEIG treated here are that the variable speed prime mover characteristics are included in the approximate equivalent circuit of the three-phase SEIG under the condition of the speed changes of the prime mover without complex computations processes. Furthermore, a feedback closed-loop voltage regulation of the three-phase SEIG as a power conditioner which is driven by variable speed prime movers such as the wind turbine(WT) employing the static VAR compensator(SVC) circuit composed of the thyristor phase controlled reactor(TCR) and the thyristor switched capacitor(TSC) controlled by the PI controller is designed and considered for wind-turbine driving power conditioner.

• 조명전기설비학회논문지
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• 제20권10호
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• pp.58-67
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• 2006

본 논문에서는 전기철도 차량기지 변전소의 전력품질을 개선하기 위한 실시간 무효전력/역률 보상설비를 제안하였으며 실제 차량기지에 적용하기 위한 최적의 용량을 제시하였다. 이를 위하여 현재 상용화된 여러 종류의 실시간 무효전력/역률 보상설비를 소개하였고 이 중에 전기철도 차량기지 변전소의 부하 특성에 가장 적합한 보상설비인 SVG(Static Var Generator)를 제시하였다. 제시된 SVG는 PSIM을 사용하여 간이 모의 시스템으로 구현되었으며 이를 통한 기본적인 보상원리와 모의 결과를 기술하였다. 실제 차량기지에 적용하기 위한 최적의 용량 설계는 실제 측정된 차량기지 변전소의 전력품질 데이터를 기초로 설계되어 졌으며 보상효과 및 경제적인 측면이 고려된 용량으로 제시되었다. 최종적으로 전압형 인버터와 직류 커패시터로 구성된 실시간 무효전력/역률 보상설비를 통한 실제 전기철도 차량기지 변전소의 전력품질 개선에 대하여도 기술되었다.

• 전력전자학회논문지
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• 제23권2호
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• pp.86-93
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• 2018

In this work, control methods and operating modes are proposed to manage standalone microgrid. A standalone microgrid generally consists of two sources, namely, battery energy storage system (BESS) and diesel generator (DG). BESS is the main source that supplies active and reactive power regardless of load conditions, whereas DG functions as an auxiliary power source. BESS operates in a constant voltage constant frequency (CVCF) control, which includes proportional-integral + resonant controller in a parallel structure. In CVCF control, the concept of fundamental positive and negative transformation is utilized to generate a three-phase sinusoidal voltage under imbalanced load condition. Operation modes of a standalone microgrid are divided into three modes, namely, normal, charge, and manual modes. To verify the standalone microgrid along with the proposed control methods, a demonstration site is constructed, which contains 115 kWh lead-acid battery bank, 50 kVA three-phase DC - AC inverter, and 50 kVA DG and controllable loads. In the CVCF control, the total harmonic distortion of output voltage is improved to 1.1% under imbalanced load. This work verifies that the standalone microgrid provides high-quality voltage, and three operation modes are performed from the experimental results.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2012년도 제42회 동계 정기 학술대회 초록집
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• pp.96-97
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• 2012

In nitride and oxide film deposition, sputtered metals react with nitrogen or oxygen gas in a vacuum chamber to form metal nitride or oxide films on a substrate. The physical properties of sputtered films (metals, oxides, and nitrides) are strongly influenced by magnetron plasma density during the deposition process. Typical target power densities on the magnetron during the deposition process are ~ (5-30) W/cm2, which gives a relatively low plasma density. The main challenge in reactive sputtering is the ability to generate a stable, arc free discharge at high plasma densities. Arcs occur due to formation of an insulating layer on the target surface caused by the re-deposition effect. One current method of generating an arc free discharge is to use the commercially available Pinnacle Plus+ Pulsed DC plasma generator manufactured by Advanced Energy Inc. This plasma generator uses a positive voltage pulse between negative pulses to attract electrons and discharge the target surface, thus preventing arc formation. However, this method can only generate low density plasma and therefore cannot allow full control of film properties. Also, after long runs ~ (1-3) hours, depends on duty cycle the stability of the reactive process is reduced due to increased probability of arc formation. Between 1995 and 1999, a new way of magnetron sputtering called HIPIMS (highly ionized pulse impulse magnetron sputtering) was developed. The main idea of this approach is to apply short ${\sim}(50-100){\mu}s$ high power pulses with a target power densities during the pulse between ~ (1-3) kW/cm2. These high power pulses generate high-density magnetron plasma that can significantly improve and control film properties. From the beginning, HIPIMS method has been applied to reactive sputtering processes for deposition of conductive and nonconductive films. However, commercially available HIPIMS plasma generators have not been able to create a stable, arc-free discharge in most reactive magnetron sputtering processes. HIPIMS plasma generators have been successfully used in reactive sputtering of nitrides for hard coating applications and for Al2O3 films. But until now there has been no HIPIMS data presented on reactive sputtering in cluster tools for semiconductors and MEMs applications. In this presentation, a new method of generating an arc free discharge for reactive HIPIMS using the new Cyprium plasma generator from Zpulser LLC will be introduced. Data (or evidence) will be presented showing that arc formation in reactive HIPIMS can be controlled without applying a positive voltage pulse between high power pulses. Arc-free reactive HIPIMS processes for sputtering AlN, TiO2, TiN and Si3N4 on the Applied Materials ENDURA 200 mm cluster tool will be presented. A direct comparison of the properties of films sputtered with the Advanced Energy Pinnacle Plus + plasma generator and the Zpulser Cyprium plasma generator will be presented.

• 한국전자파학회논문지
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• 제15권2호
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• pp.152-158
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• 2004

Subharmonic injection locking 방식을 이용하여 디지털 위성방송 시스템의 신호원으로 사용될 수 있는 낮은 위상 잡음과 우수한 전력 효율을 갖는 X-band 주파수 합성기를 설계, 제작하였다. 주파수 합성기는 위상 고정 발진기의 역할과 동시에 고조파 발생기로 동작하는 1.75 GHz의 주 발진기(master발진기)와 10.5 GHz 부 발진기(slave 발진기)로 구성되어 있다. PLL 방법을 적용하여 구성된 1.75 GHz 주 발진기는 능동부를 형성하는 트랜지스터와 버퍼 증폭기의 역할을 하는 BJT 트랜지스터를 직렬 연결하여 사용하였는데 첫 단은 위상고정 발진기의 역할을 하고 둘째 단은 45 GHz의 차단 주파수(cutoff frequency)를 갖는BJT를 사용함으로써 고조파 발생기로 동작하게 하여 안정적으로 Injection Locking 될 수 있도록 인가될 신호인 6차 고조파의 크기를 충분히 크게 발생시키도록 하였다. 고조파 발생기로부터 발생한 6차 고조파는 뒤에 위치한 약 45 dB 이득을 갖는 증폭기로 동작하는 부 발진기에 인가되어 Injection Locking 된다. 이러한 특성을 갖는 회로 구조를 이용하여, ILO 방식을 이용함으로 얻는 간단한 회로 구조와 낮은 위상 잡음 특성은 물론 보다 우수한 전력 효율을 갖는 10.5 GHz 주파수 합성기를 설계 제작하였다. 제작된 10.5 GHz 주파수 합성기는 7.4 V/49 mA,-0.5 V/4 mA의 전력 소모와 4.53 dBm의 출력 전력, 그리고 10 kHz와 100 kHz 이격 주파수에서 각각 -95.09 dBc/Hz와-108.90 dBc/Hz의 위상 잡음 특성을 얻었다.

• 한국산업정보학회논문지
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• 제24권2호
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• pp.33-40
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• 2019

많은 풍력회사들은 큰 용량, 작은 크기 및 가벼운 무게의 풍력 발전기를 개발하기 위해 노력해 왔다. 고온초전도 풍력발전기는 기존의 풍력 발전기에 비해 부피와 중량을 줄일 수 있기 때문에 풍력 발전시스템에 더 적합하다. 그러나 고온초전도 발전기는 큰 진공 용기 및 계자 코일의 유지 보수가 어려운 문제를 가지고 있다. 이러한 문제는 고온초전도 계자 코일의 모듈화를 통해 해소될 수 있다. 그런데 고온초전도 모듈 코일에는 직류 전류를 전달하기 위한 전류 리드가 필요하며, 이는 큰 열전달 부하를 발생시킨다. 따라서 전류 리드는 전도 및 Joule 열 부하를 줄이기 위해 최적으로 설계되어야 한다. 본 논문에서는 750 kW급 고온초전도 발전기에 대한 모듈 코일의 구조 설계 및 열 해석을 다루었다. 모듈 코일의 전도 및 복사열 해석은 3D 유한요소법 프로그램을 사용하여 분석하였으며, 그 결과 총 열부하는 극저온 냉각장치의 냉각 용량보다 작았다. 본 논문에서 제시한 설계 및 해석결과는 풍력 발전시스템의 초전도 발전기 개발에 효과적으로 활용할 수 있을 것이다.

• Journal of Power Electronics
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• 제17권6호
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• pp.1587-1599
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• 2017

This paper proposes a real-time implementation of an optimal operation of a double stage grid connected wind power system incorporating an active power filter (APF). The system is used to supply the nonlinear loads with harmonics and reactive power compensation. On the generator side, a new adaptive neuro fuzzy inference system (ANFIS) based maximum power point tracking (MPPT) control is proposed to track the maximum wind power point regardless of wind speed fluctuations. Whereas on the grid side, a modified predictive current control (PCC) algorithm is used to control the APF, and allow to ensure both compensating harmonic currents and injecting the generated power into the grid. Also a type 2 fuzzy logic controller is used to control the DC-link capacitor in order to improve the dynamic response of the APF, and to ensure a well-smoothed DC-Link capacitor voltage. The gained benefits from these proposed control algorithms are the main contribution in this work. The proposed control scheme is implemented on a small-scale wind energy conversion system (WECS) controlled by a dSPACE 1104 card. Experimental results show that the proposed T2FLC maintains the DC-Link capacitor voltage within the limit for injecting the power into the grid. In addition, the PCC of the APF guarantees a flexible settlement of real power exchanges from the WECS to the grid with a high power factor operation.