• 전기전자학회논문지
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• 제21권1호
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• pp.1-6
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• 2017

본 논문에서는 플래너 게이트 및 트렌치 게이트의 구조를 동시에 가지고 있는 1200V급 이중 게이트 IGBT 소자를 제안함과 동시에 전기적인 특성을 분석하였으며, 분석된 결과를 가지고 플래너 게이트 및 트렌치 게이트 IGBT 소자의 전기적인 특성과 비교 분석하였다. 이중 게이트 IGBT 소자를 설계하는데 있어 문턱전압 및 온 상태 전압 강하에 영향을 주는 P-베이스 영역에 있어 P-베이스에 깊이는 트렌치 게이트 소자 영역에 영향을 주며, P-베이스에 너비는 플래너 게이트 소자 영역에 영향을 주는 것을 확인할 수 있었다. 본 연구에서 제시한 이중 게이트 IGBT 소자의 전기적인 특성인 항복전압은 1467.04V, 온 전압 강하는 3.08V, 문턱전압은 4.14V의 특성을 나타내고 있다.

• 전력전자학회논문지
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• 제7권1호
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• pp.81-90
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• 2002

본 논문은 직접토크제어에 의한 리럭턴스 동기 전동기의 위치센서 없는 고성능 제어시스템을 제안한다. 이 시스템은 고정자 자속관측기, 속도/토크 관측기, 두 개의 디지털 히스테리시스 제어기, 최적 스위칭 룩업 테이블, IGBT 전압형 인버터, 그리고 TMS320C31 DSP보드로 구성된다. 넓은 속도 범위에서의 안정된 응답특성을 얻기 위해서 전동기 단자에서 얻어진 전압과 전류를 사용하는 폐루프 자속관측기를 사용하였다. 개발된 고성능 속도제어 시스템의 동특성을 검증하기 위해서 1.0[kW] 리럭턴스 동기 전동기를 사용하여 시뮬레이션과 실험을 수행한 결과 저속영역과 고속영역 모두 우수한 동특성을 얻을 수 있었다.

• 전력전자학회논문지
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• 제16권3호
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• pp.258-265
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• 2011

본 논문은 다이어프램의 공기압력을 제어하기 위한 가변 주파수 전류 제어기를 제안한다. 제안된 제어기는 기존의 다이어프램의 공기압력을 제어하는 방법과는 달리 단상 인버터를 이용하여 상 전류와 주파수를 제어한다. 한 상의 전류는 다이어프램의 지령 공기 압력을 추종하도록 조절되고, 전류 주파수는 기계적인 진동을 줄이기 위해 변화한다. 일정한 공기압력으로 부드럽게 변화하기 위해서 전류 주파수는 전류 제어기에서 제어전압에 따라 제어되며, 이 때의 상전류가 일정한 공기압력에 만족하게 되면 전류주파수는 다이어프램의 진동을 줄이기 위해 증가된다. 제어 전압에 의한 상 전류가 지령값보다 높게 되면 전류 주파수는 공기압력을 추종하기 위해 감소된다. 제안된 제어방식은 상용 다이어프램을 이용한 실험을 통해 확인하였다.

• 조명전기설비학회논문지
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• 제18권6호
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• pp.205-212
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• 2004

본 논문에서는 연료전지와 컨버터 모듈을 채용한 1-[KVA] 용량의 Line-interactive방식의 무정전 전원 공급장치(UPS)가 제안된다. 제안된 시스템은 두 개의 500[W]급 양자 교환막형 연료전지에 DC/DC 컨버터가 결합된 모듈을 채용하며, 이 모듈들이 인버터의 DC-Link를 공유한다. DC-Link에는 슈퍼커패시터 모듈이 채용되어 출력의 변동이나 연료 개질기의 느린 동특성으로 인한 연료전지와 부하 사이의 순시적인 전력의 불균형을 개선시킨다. 또한 슈퍼커패시터에 저장된 에너지는 단시간 동안의 과부하를 처리할 때에도 사용될 수 있다. 제안된 시스템은 배터리를 사용하지 않으므로 환경친화적이며 청정 에너지원에 대한 요구를 만족시킨다. 1-[KVA] 시스템의 설계 예가 제시되며, 1시간의 정전동안 부하에 전력을 공급하기 위해 필요한 수소의 양과 보상용 슈퍼커패시터의 용량을 계산하는 방법이 소개된다.

• 전력전자학회논문지
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• 제9권5호
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• pp.491-497
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• 2004

본 논문은 브러시리스직류전동기의 새로운 회전자위치추정 방법에 관한 것이다. 회전자 위치추정이 부정확하게 이루어졌을 때, 역기전력과 상전류 사이의 위상차가 나타나고 이는 다시 전동기의 토크리플을 일으킨다는 사실은 알려져 있다. 이러한 추정오차를 줄이기 위하여 인버터의 정상모드 기간 중에 나타나는 중성점전압을 기반으로 하는 새로운 방법을 제안하고 있다. 이 중성점전압이 효과적인 회전자 위치 추정오차의 한 지표임을 확인하고, 중성점전압의 발생, 획득방법, 보상방법 등을 다루고 있다. 본 알고리즘은 전동기 단자전압센서와 단일 직류링크 전류센서 만을 이용하여 실현할 수 있으며, 관련 시뮬레이션 및 실험결과는 그 타당성을 보여주고 있다.

• 전력전자학회논문지
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• 제12권3호
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• pp.191-198
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• 2007

소형 BLDC(Brushless DC) 전동기는 높은 운전효율과 고토크 특성으로 인하여, 산업용 기계와 가전기기 및 특히 의료용 장비에 널리 사용되고 있다. 일반적인 BLDC 전동기의 경우에 전류(commutation) 구간에서의 토크 리플 억제에 대한 다양한 연구가 이루어져 왔다. 하지만, 초고속 BLDC 전동기의 경우 설계 특성상 전기적 시정수가 매우 짧아서 전류 구간에서의 토크 리플 보다 통전 구간에서의 토크 리플이 더 큰 영향을 미치게 된다. 본 논문에서는 40000rpm급 초고속 소형 BLDC 전동기의 전기적 시상수에 따른 통전구간에서의 토크리플을 해석하고, 토크 리플 억제를 위하여, 순시 전압 제어기와 고속 히스테리시스 전류 제어기를 제안한다. 제안된 순시 전압제어기는 통전구간에서의 토크 리플 억제를 위하여 운전속도와 부하전류에 적합한 전압을 순시적으로 제어하여 BLDC 전동기에 공급하고, 고속 히스테리시스 전류 제어기는 DSP의 지령전류에 따라, 제어 주기의 샘플링 지연없이 부하전류를 제어하는 시스템이다. 제안된 초고속 소형 BLDC 전동기의 토크 리플 억제를 위한 제어 시스템은 시뮬레이션 및 실험을 통하여 그 타당성을 증명하였다.

• Journal of Power Electronics
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• 제18권6호
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• pp.1729-1750
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• 2018

Voltage source inverters (VSIs) are widely used to drive induction motors in industry applications. The quality of output waveforms depends on the switching sequences used in pulse width modulation (PWM). In this work, all existing optimal space vector pulse width modulation (SVPWM) switching strategies are studied. The performance of existing SVPWM switching strategies is optimized to realize a tradeoff between quality of output waveforms and switching losses. This study generalizes the existing optimal switching sequences for total harmonic distortions (THDs) and switching losses for different modulation indexes and reference angles with a parameter called quality factor. This factor provides a common platform in which the THDs and switching losses of different SVPWM techniques can be compared. The optimal spatial distribution of each sequence is derived on the basis of the quality factor to minimize harmonic current distortions and switching losses in a sector; the result is the minimum ripple loss SVPWM (MRSLPWM). By employing the sequences from optimized switching maps, the proposed method can simultaneously reduce THDs and switching losses. Two hybrid SVPWM techniques are proposed to reduce line current distortions and switching losses in motor drives. The proposed hybrid SVPWM strategies are MRSLPWM 30 and MRSLPWM 90. With a low-cost PIC microcontroller (PIC18F452), the proposed hybrid SVPWM techniques and the quality of output waveforms are experimentally validated on a 2 kVA VSI based on a three-phase two-level insulated gate bipolar transistor.

• Journal of Power Electronics
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• 제19권5호
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• pp.1224-1234
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• 2019

Hybrid rotor position estimation methods that integrate a fundamental model and high frequency (HF) signal injection are widely used for the wide speed-range sensorless control of interior permanent-magnet synchronous machines (IPMSMs). However, the direct transition of two different schemes may lead to system fluctuations or system instability since two estimated rotor positions based on two different schemes are always unequal due to the effects of parameter variations, system delays and inverter nonlinearities. In order to avoid these problems, a seamless transition strategy to define and construct a virtual q-axis inductance is proposed in this paper. With the proposed seamless transition strategy, an estimated rotor position based on a fundamental model is forced to track that based on HF signal injection before the transition by adjusting the constructed virtual q-axis inductance. Meanwhile, considering that the virtual q-axis inductance changes with rotor position estimation errors, a new observer with a two-phase phase-locked loop (TP-PLL) is developed to accurately obtain the virtual q-axis inductance online. Furthermore, IPMSM sensorless control with maximum torque per ampere (MTPA) operations can be tracked automatically by selecting the proper virtual q-axis inductance. Finally, experimental results obtained from an IPMSM demonstrate the feasibility of the proposed seamless transition strategy.

• 전기전자학회논문지
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• 제23권1호
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• pp.254-260
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• 2019

본 논문에서는 양방향 dc-to-dc 컨버터의 고장원인, 고장영향, 고장 결과를 파악하기 위한 failure mode and effect analysis(FMEA)와 양방향 컨버터의 위험도를 고려한 fault-tree analysis(FTA)를 통해 고장률을 예측한다. 전기차의 구동전압을 효율적으로 상승시키기 위해 인버터 앞단에 부착되는 양방향 컨버터는 배터리 전력을 dc-link 커패시터로 방전시키는 승압모드와 회생전력을 배터리로 충전시키는 강압모드를 가진다. 양방향 컨버터의 동작 특성을 고려한 FMEA 결과를 바탕으로 컨버터의 위험도를 고려한 고장나무를 설계한다. 전기차 MCU용에 맞는 설계 파라메타를 설정하고 출력전압 리플과 인덕터 전류 리플에 따른 커패시터와 인덕터의 부품 고장률을 분석한다. 또한 동작 온도에 따른 주요부품의 고장률을 MIL-HDBK-217F를 이용하여 구한다. 마지막으로 부품 고장률을 고장나무의 기본 사상의 고장률로 반영하여 컨버터 고장률과 평균고장시간을 예측한다.

• 전력전자학회:학술대회논문집
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• 전력전자학회 2018년도 추계학술대회
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• pp.95-97
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• 2018

The power quality of Single Phase Grid-Connected Inverters (GCIs) has received much attention with the increasing number of Distributed Generation (DG) systems. However, the performance of single phase GCIs get degraded due to several factors such as the grid voltage harmonics, the dead time effect, and the turn ON/OFF of the switches, which causes the harmonics at the output of GCIs. Therefore, it is not easy to satisfy the harmonic standards such as IEEE 519 and P1547 without the help of harmonic compensator. To meet the harmonic standards a certain kind of harmonic controller needs to be added to the current control loop to effectively mitigate the low order harmonics. In this paper, the harmonic compensation is performed using a novel robust harmonic compensation method based on Digital Lock-in Amplifier (DLA). In the proposed technique, DLAs are used to extract the amplitude and phase information of the harmonics from the output current and compensate it by using a simple PI controller in the feedforward manner. In order to show the superior performance of the proposed harmonic compensation technique, it is compared with those of conventional harmonic compensation methods in terms of the effectiveness of harmonic elimination, complexity, and implementation. The validity of the proposed harmonic compensation techniques for the single phase GCIs is verified through the experimental results with a 5kW single phase GCI. Index Terms -Single Phase Grid Connected Inverter (SPGCI), Harmonic Compensation Method, Total Harmonic Distortion (THD) and Harmonic Standard.