$3{\times}3$ 매트릭스 컨버터(matrix converter)는 3상 입력 전원이 3상 부하에 직접 연결되는 에너지 변환 장치이다. 기존의 AC-DC-AC 전력변환 장치와는 달리 매트릭스 컨버터는 직류단의 전해 커패시터가 존재하지 않기 때문에 불평형의 입력전원은 왜곡된 출력전류를 발생시킨다. 왜곡된 출력전류를 보상하기 위해 본 논문에서는 신경망 기반 전류 보상기를 제안한다. 제안된 기법의 타당성을 시뮬레이션을 통해 증명한다.
기존의 철도차량용 무선전력전송 시스템은 Medium-voltage (MV) 60 Hz 중전압 AC 계통 전압을 Low-voltage (LV) DC로 변환하기 위해 저주파 변압기와 정류기를 사용한다. 하지만 수 MW급의 대전력을 낮은 DC 전압으로 전송하려면 인버터는 수백 A - 수 천 A 이상의 전류용량을 가져야하므로 정류기의 출력 단에 직렬 또는 병렬로 연결된 여러 개의 고주파 변압기를 필요하게 된다 (그림 1참조). 이러한 저주파 변압기, 정류기 및 고주파 변압기는 크고 무거우므로 낮은 전력밀도 및 높은 시스템 가격의 원인이 된다. 본 논문에서는 이러한 저주파변압기, 정류기, 고주파 변압기를 사용하지 않는, 여자 코일을 이용한 새로운 멀티레벨 무선전력전송 시스템의 토폴로지를 제안한다. 제안된 멀티레벨 무선전력전송 시스템은 멀티레벨 인버터의 각 출력 단에 여자코일 (excitation coil) 이 연결되어 있다. 이 여자코일들은 급전코일 (transmitter coil) 에 전기적으로는 절연되었지만 자기적으로 강하게 결합된다. 여자코일들이 발생시킨 자기장은 급전코일에 유도전압을 발생시키고, 급전코일에서 수백 A 이상의 큰 전류를 흐르게 하여 급전코일에서 강한 자기장을 발생하도록 한다. 이 자기장은 급전코일과 수 cm 이상 떨어져 자기적으로 약하게 결합된 집전코일 (receiver coil) 에 다시 유도전압을 발생시켜 전력을 전달하게 된다. 제안한 새로운 멀티레벨 무선 전력 전송 시스템은 시뮬레이션을 통해 검증했다.
A high bandwidth watt-converter, based on an inexpensive, commercially available, standard IC package, is described that covers a frequency ranges from DC to 100 kHz. The new resistive shunt for a wide-band frequency current measurement of the watt-converter was developed. The converter will use application in accurate power measurement under distorted and high frequency conditions. The advantages of the proposed watt-converter are its simplicity, low cost and fast response time.
전기추진시스템 분야에서 AC/DC 컨버터는 상대적으로 간단한 다이오드 소자를 이용하는 정류기가 가장 널리 사용되고 있으며 이 정류기는 입력 전류에 큰 고조파를 포함하고 있어서 고조파 저감을 위한 많은 연구가 진행되고 있다. 본 연구에서 제안된 방식은 다이오드 정류기의 출력 전류를 정류기와 추진전동기 입력측에 주입하여 정류기와 추진전동기 입력 전류에 포함되는 고조파 성분을 줄이고 또한, 와이-델타 변압기를 정류기 및 추진전동기 입력회로에 설치되는 전류주입장치의 분배회로에 사용하여 주입전류와 전원 및 부하를 서로 절연함으로써 전류파형 개선과 전기적 안전성을 확보하였다. 제안한 방법을 현재 사용 중인 전기추진선박에서 적용하여 시뮬레이션 하였으며 기존의 전력변환장치와 비교하여 그 타당성을 입증하였다.
자가부식 상아질 접착제의 중합 후 시간 경과에 따른 접착강도의 변화를 관찰하고, 중합률의 영향을 평가하고자 하였다. 36개의 상하악 대구치를 Single Bond (SB, 3M ESPE, USA), Clearfil SE Bond (SE, Kuraray, Japan), Xeno-III (XIII, Dentsply, Germany), 및 Adper Prompt (AP, 3M ESPE, USA)를 적용하는 4군으로 나누고, 이를 다시 미세인장접착강도 측정 시점에 따라 22$^{\circ}$C의 증류수에 보관 후 48시간에 측정한 군과 7일 후 측정한 군, 및 접착된 시편을 5000회 열순환을 시행하고 측정한 군으로 나누었다. 모래시계 형태의 접착시편을 제작하여 만능시험기 (Model 4466; Instron Co., USA)로 1 mm/min의 하중속도 하에서 미세인장접착강도를 측정하였다. 접착제의 중합률은 Fourier 변환 적외선 분광법을 이용하여 중합 직후, 48시간, 1주일에 측정하였으며, 주사전자현미경을 이용하여 파절 단면을 관찰하였다. 미세인장접착강도와 중합률 모두 시간의 경과에 따라 유의한 증가를 보였으며, 시간 경과와 재료간에 교호작용이 있었다 (미세인장접착강도, 2-way ANOVA, p = 0.018; 중합률, Repeated Measures ANOVA, p < 0.001) . XIII와 AP의 낮은 미세인장접착강도는 낮은 중합률 때문임을 확인할 수 있었다. 48시간 이후에 SE와 AP에서 접착강도가 증가 되는 것은 중합률과는 관련이 없고, 전자현미경에서 관찰되는 접착제층의 성숙에 따른 취성의 증가가 원인일 가능성이 제기된다.
최근 다양한 부하들로 인해, 배전용변압기로 사용되고 있는 몰드변압기의 운전조건이 가혹해 지고 있다. 특히, 전력변환장치와 연계된 몰드변압기의 경우, 부하의 운전특성에 따라 편자(偏磁)현상이 발생하며 이로 인해 직류성분의 전류가 몰드변압기로 유입된다. 이는 철심의 포화현상 및 변압기의 손실 증가를 유발하여 국부과열 문제로 인한 사고로 이어질 우려가 있다. 본 연구에서는 이러한 문제를 해결하기 위해, EMTP 과도해석 프로그램을 활용하여 직류성분 전류에 의해 증가되는 몰드변압기의 여자전류를 계산하고, 이를 토대로 철심의 자속밀도 변화를 계산하였다. 직류성분 전류의 크기에 따라 철심의 적정 운전자속밀도를 고려하여 몰드변압기를 설계함으로써 직류전류 유입시에도 안정적인 운전이 가능할 것으로 사료된다.
고속 철도 추진시스템의 고속화 및 급전시스템의 전력 품질향상을 위한 연구가 현재 활발히 진행되고 있으며 이를 위한 멀티레벨 전력변환기를 적용한 고속전철 추진시스템의 연구가 필요하다. 본 논문은 멀티레벨 전력변환기의 제어기법 및 공간전압벡터 변조기법(Space Vector PWM, SVPWM)의 모델을 제안한다. 단상 컨버터 제어방식으로는 널리 사용되고 있는 순시치 전류제어 방식을 대신하여, 과도상태 개선 및 제어 속응성을 향상시키기 위하여 동기좌표계에서의 전류 제어 방식을 사용한 제어기법을 적용하였으며, 단상 멜티레벨 컨버터 및 3레벨 인버터에 적용되는 SVPWM기법의 시뮬레이션 모델을 제안하고 인버터 축소모델을 통하여 모델링의 타당성을 보인다.
최근 전력전자기술 및 인버터 회로의 다양한 제어기법의 발달에 따라서 용접기 분야에서의 용접성능 향상에 관한 다양한 연구가 진행되고 있으며 특히{{{{ { CO}_{2 } }} 아크 용접기의 경우 용접성능을 좌우하는 스패터 발생을 최소화 하는 기법이 활발하게 연구되고 있다. 그러나 현재까지는 용접기의 출력전압을 정전압으로 제어하는 방식을 사용함에 따라 용접기의 금속이행과정을 임의로 제어하는 것이 불가능하였고, 특히 스패터가 다량으로 발생하는 저전류영역의 금속이행과정인 단락이행에서의 스패터 저감을 기대하기가 어려웠다. 따라서 본 논문에서는 마이크로프로세서를 이용한 인버터 출력전류의 파형제어기법을 사용하여 인버터 아크 용접기의 출력전류를 순시적으로 제어함에 의하여 스패터 저감, 단락주기의 안정화 및 순간단락현상 감소의 측면에서 용접성능을 개선위한 연구를 수행하였고 이상의 연구에 대한 결과를 제시하였고, 또한 인버터 아크 용접기의 AC/DC 전력변환장치로 SMR(Switched Mode Rectifier)를 사용하여 시스템을 단위역율로 운전하였으며 입력전류의 저차 고조파 억제효과를 얻을 수 있었다.
본 논문에서는 LO 신호의 2차 하모닉 성분을 이용하여 2개의 FET를 cascode 구조로 구성한 near zero If특성을 갖는 하모닉 혼합기를 설계,제작하였다. 호모다인 방식에서 사용되는 혼합기는 DC offset이 가장 심각한 문제이다. 이러한 문제를 해결하기 위해서 단자간 분리도를 좋게 하고 near zero IF를 사용하여 혼합기를 설계하였다. 본 논문에서 구현된 혼합기는 간결한 구조에 비해 LO-RF 단자간 분리도가 우수하다. 설계된 혼합기에서 RF 입력 전력 -30 dBm, LO 입력 전력 6 dBm에 대해, 변환이득은 6.7 dB, 잡음지수는 8.4 dB, LO-RF 단자간 분리도는 31.5 dB, IIP3는 -1.9 dBm, IIP2는 -2.8 dBm이다.
본 논문에서는 CQPSK(Compatible QPSK) 변조 방식을 이용하여 APCO P25 규격을 만족하는 직접 변환 방식 디지털 초협대역 무전기를 구현하였다. 초협대역화에 따른 DC-offset 및 AC-coupling 영향, CQPSK 변조 방식에 대한 전력 증폭기의 비선형 특성을 최소화하기 위한 무전기 RF 트랜시버 설계 및 제작 방안을 제시하였다. 직접 변환 방식 RE 트랜시버 및 DSP 모듈과의 연동 시험 결과 송신기의 경우 36.8 dBm의 PEP에서 FCC 방사 마스크 규격을 만족하였다. PWM 제어 신호에 의한 수신기 AGC 동작 범위는 40 dB 범위에서 선형적으로 동작 하였고, 수신 감도 레벨(-116 dBm)에서도 양호한 음성 통화가 가능하였다. 또한 입력 SNR에 따른 BER 성능 및 주파수 오프셋 변화에 대한 BER 성능 측정 결과 무전기 성능 요구 규격을 만족함을 확인하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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