In this paper a method is proposed to optimize the inductor design of PFC boost converter with maximum efficiency at rated load. The variables of switching frequency, the number of turns, core size and permeability are selected to improve the efficiency. The experimental result shows the proposed inductor design method can lead a higher efficiency when compared with the typical inductor design method.

본 논문에서는, 넓은 입력전압 범위에서 높은 효율을 가지는 위상천이 풀브릿지 컨버터를 제안한다. 위상천이 풀브릿지 컨버터는 풀브릿지 구조로 인한 스위치의 작은 도통 손실과, 영전압 스위칭 등의 특징으로 인해 높은 용량에서 널리 쓰이는 토폴로지이다. 하지만, 위상천이 풀브릿지 컨버터는 넓은 입력전압 범위에서 설계되면 1차측에 큰 환류 전류가 생겨 도통손실이 증가하는 문제점이 생긴다. 따라서 이를 해결하기 위해, 제안하는 회로는 추가 소자 없이 간단히 2차측 정류기 구조를 바꾸어, 1차측 환류 전류를 제거한다. 이로 인해 제안하는 회로는 넓은 입력전압 범위에서도 높은 효율을 가진다. 제안하는 회로의 효용성을 증명하기 위해, 320-400V 입력 전압과 56V/12.8A의 출력에서 실험이 진행되었다.

이 논문에서는 경 부하 레귤레이션 역량을 키우기 위한 새로운 동기정류기 제어 방법을 제안한다. 제안하는 방법은 동기정류기의 턴-온 시간을 늘려줌으로써 동기정류기에 음의 방향으로 전류를 흘려주는 방식을 사용한다. 동기정류기의 턴온 시간에 따른 전압이득의 변화를 확인하여 경 부하 레귤레이션 특징을 분석한다. 이를 통하여 추가적인 소자 없이 경 부하시의 레귤레이션 문제를 해결한다.

This paper describes a design concept of NPC1 power stack for 1500VDC megawatt level solar inverter. This stack uses three latest half-bridge IGBT modules with highest power density and operation junction temperature, which enable realization of power level beyond 1MW without paralleling. Critical design concept on loop inductance is explained. Dynamic characteristics are verified by double-pulse test. Thermal characteristics and output power limits are verified by thermal test. Temperature-sensitive component on PCB as output power constraint is identified. Different PCB repositioning solutions are tested to give the overall output power thermal derating curves, which enable output power of 1.15MW at $T_A=55^{\circ}C$ with $15^{\circ}C$ thermal margin. The power stack characteristic and performance change under different thermal environment is further analyzed.

최근 멀티레벨 인버터가 high power and medium voltage에서 많이 사용되면서 레벨 증가가 비교적 쉬운 CHB 구조가 많이 사용되고 있다. 멀티레벨 인버터에서 모델 예측 제어를 사용하면 빠른 동특성을 얻을 수 있지만 레벨 증가에 따른 계산량이 급격하게 증가하는 단점을 갖는다. 그래서 본 연구에서는 정상상태에서 기준 전압 벡터의 인근 벡터만 고려하여 계산량을 감소시키고 과도상태에서 최적화 기법을 통한 빠른 동특성을 유지하는 최적 모델 예측 제어를 제안한다. 본 논문에서는 5-level CHB 인버터를 이용하여 시뮬레이션을 진행하고 기존 모델 예측 제어와 제안하는 알고리즘의 성능을 비교한다.

본 논문은 브릿지형 양방향 전력변환장치의 기본 제어 방식을 유지하면서 효율을 향상시키기 위하여 소프트 스위칭을 하는 준공진 회로를 비교한다. 각 회로의 이론적 분석 및 시뮬레이션 검증을 통하여 제어 방식과 효율 개선 관점에서 장단점을 분석한다. 분석결과를 기반으로 전력변환장치의 정격용량 및 스위칭 주파수에 적합한 준공진 스위칭 셀을 도출한다.

하프-브리지 제타 컨버터는 간단한 구조와 넓은 영전압 스위칭 영역으로 인해 low-to-medium 용량 어플리케이션에 적합한 컨버터이다. 하지만 1,2차측의 큰 첨두 전류로 인해 큰 스위칭 턴-오프 손실과 역회복 손실 문제를 가지며, 이는 하프브리지 제타 컨버터의 고효율 획득을 어렵게 만든다. 본 논문에서는 하프-브리지 제타 컨버터의 동작을 분석하고 이를 통해 1,2차측 첨두 전류를 효과적으로 줄일 수 있는 방법에 대해 제안한다. 제안된 컨버터의 효과는 300-400V 입력전압과 56V/250W 출력을 갖는 prototype의 실험을 통해 검증된다.

This paper shows the design of the high voltage capacitor charger which using a modified series parallel resonant converter. The used silicon carbide Metal-Oxide Semiconductor Field Effect Transistor (SiC MOSFET) is proper for the few hundred kHz of high switching frequency to overcome the bulk resonant inductor and snubber capacitors. Furthermore, to increase the amount of the charging current, three phase delta transformer is used as well as the secondary sides are connected in parallel. In this paper, the design procedure of the high voltage capacitor charger is suggested and the output power is verified by the experimental results with the rated resistor load.

본 논문에서는 LCC 공진형 컨버터 토폴로지를 기반으로 한 10kW 급 고효율 DC/DC 컨버터를 설계, 제작하고 그 실험 결과를 기술한다. 제작된 컨버터는 공진 주파수 이상 연속 도전 모드에서 동작하도록 설계되어 도전 손실과 스위칭 손실을 줄일 수 있으며 다양한 부하조건에 대해 97% 이상의 높은 효율을 보인다. 컨버터는 최대출력 10kW를 발생시킬 수 있는 구조로 최대출력전압 500V, 최대출력전류 25A 조건으로 설계 되었으며, 실험은 경부하 조건에서 정격부하 조건까지의 동작을 확인할 수 있도록 제작된 모의 저항 부하를 사용하였다. 실험 결과 제작된 컨버터는 50% 부하 조건에서 97%, 정격부하 조건에서 98.5%의 효율을 보이는 것으로 확인되었다.

본 논문에서는 모듈형 멀티레벨 컨버터 (Modular Multilevel Converter; MMC)의 스위칭 손실을 줄이기 위한 모델 예측 제어 (Model Predictive Control; MPC) 방법을 제안한다. 제안된 방법은 지령 상 전압과 상 전류를 이용하여 매 샘플링 시점 마다 전류가 크게 흐르는 구간 동안 서브모듈의 스위칭 동작을 클램핑 시키는 옵셋전압을 계산한다. 제안된 방법의 스위칭 손실 저감 효과는 기존의 방법과의 손실 데이터 비교를 통하여 검증되었다.

In this paper, a low cost bridgeless interleaved power factor correction topology for electric vehicle charger application is proposed. With the proposed topology the number of switches, inductors, current sensors and associated circuits can be reduced, thereby reducing the cost of the system as compared to the conventional bridgeless PFC circuit. The reduced input current ripple by the proposed interleaved topology makes it suitable for high power applications such as electric vehicle chargers since it can reduce the size of the inductor core and the Electro Magnetic Interference (EMI) problem. In the proposed topology only one current sensor is required. All the boost inductor currents can be reconstructed by sampling the output current and used to control the input current. Therefore the typical problem caused by the unequal current gain of each current sensor inherently does not exist in the proposed topology. In addition the current sharing between converters can be achieved more accurately and the high frequency distortion is decreased. The performance of the proposed converter is verified by the experimental results with a prototype of 6.6kW bridgeless interleaved PFC circuit.

본 논문은 병렬로 운전되는 컨버터의 출력 전류 맥동을 감소시키기 위한 선택적 위상 지연 구동 방법을 제안한다. 병렬로 운전되는 컨버터는 부하의 크기 및 운전하는 컨버터의 개수에 따라 그 효율이 달라지므로, 기동되는 컨버터의 개수를 가변하여 운전하는 것이 효율적이다. 또한 전류의 맥동을 저감하기 위해서 일정한 위상 차이를 가지도록 제어하는 인터리브드 운전 기법이 널리 사용되고 있다. 따라서 병렬 운전되는 컨버터의 출력전류 맥동을 저감시키기 위해, 운전되는 컨버터의 개수에 따라 위상 간격을 조정해야 할 필요성이 있다. 본 논문에서는 구동되는 컨버터의 개수에 따라 위상 간격을 제어하여 출력전류의 맥동을 저감하는 기법을 제안한며, 실험을 통해 제안된 알고리즘을 검증한다.

기존의 위상천이 풀 브리지 DC/DC 컨버터의 경우 변압기의 누설 인덕턴스와 2차 측 정류 다이오드의 기생 출력 커패시턴스 사이의 공진으로 인하여 정류 다이오드 양단에 큰 공진 전압이 발생하며, 이는 소자의 신뢰성 저하 및 시스템의 전력 변환 효율을 감소시킨다. 반면 LLC 공진형 컨버터는 2차 측에서 발생되는 공진 에너지가 출력 커패시터로 흡수되지만 경 부하시에 높은 스위칭 주파수로 인하여 효율이 저감되며, 출력 전압을 제어하기 위해 추가적인 부하저항이 요구된다. 따라서 최근에는 LLC 공진형 컨버터로 동작시키면서도 PWM 제어를 통해 출력전압을 제어하는 방법이 연구되고 있으나, 새로운 게이트 구동 방식을 위해 DSP 제어를 사용하고 있다. 따라서 본 논문에서는 산업에서 많이 사용되고 있는 아날로그 IC를 통해 동일한 동작 및 성능을 구현시킬 수 있는 방법에 대하여 제안한다. 본 논문에서는 제안된 방식의 타당성을 검증하기 위하여 이론적으로 분석하며, 6.6kW급 시작품을 제작하여 제안방식의 타당성을 검증하였다.

본 논문은 인터리브드 준공진 플라이백 컨버터에 추가회로 없이 적용된 최적의 밸리 스위칭 기법을 제안한다. 인터리브드 준공진 플라이백 컨버터는 스위치 양단 전압(Drain-Source voltage)$V_{DS}$이 최소화 되는 지점에서 스위치 턴 온이 되어 전체 시스템의 효율이 향상되고, EMI (Electro Magnetic Interference)와 EMC (Electro Magnetic Compatibility)의 영향을 최소화시킬 수 있다. 제안한 기법은 MCU (Micro Controller Unit) 기반 소용량 컨버터에 간단한 수식을 이용하여 최적의 밸리 스위칭 기법을 가능하게 한다. 제안한 기법은 시스템의 가격과 부피 상승 없이 효율을 향상시키고, EMI와 EMC의 영향을 최소화시킨다. 제안하는 기법의 성능은 시뮬레이션을 통해 확인하였다.

기존 EMI 필터 설계의 경우, 설계 가이드 없이 반복적인 측정을 통해 규제를 만족하도록 설계하기 때문에 많은 시간을 소모하게 된다. 또한 필터 내의 불필요한 소자 사용으로 인해 회로의 부피 및 가격 상승의 문제점이 있다. 따라서 본 논문은 대상 시스템에 대한 노이즈를 공통모드 노이즈(Common Mode Noise)와 차동모드 노이즈(Differential Mode Noise)로 분리하여 측정하였으며, 등가회로 모델링 및 제안 설계 가이드를 통해 최적 EMI 필터를 설계하였다. 또한 제안 EMI 필터 설계방법을 통해 설계 시간 단축, EMI 필터 단가 및 부피 저감이 가능하게 된다. 본 논문에서는 제안 방법을 이론으로 분석하고 모의실험을 통해 확인하였으며, 실제 측정을 통해 제안 방식의 우수성을 검증하였다.

본 논문은 LCL 필터를 사용하는 계통연계형 인버터의 전류제어 안정도 향상을 위해 수동댐핑 기법을 적용하였으며, 안정도 해석기법을 기반으로 댐핑저항을 산정하였다. 전류제어기는 동기좌표계 PI 제어를 적용하였고, 인버터 $1.5T_s$ 시지연 특성을 고려한 전류제어 모델링을 수행하였다. 개루프 함수의 이득특성을 통해 필터공진을 0dB로 저감하는 최소 댐핑저항을 도출하였으며, 보드선도와 근궤적법을 기반으로 전류제어 안정도를 보장할 수 있는 적용 가능한 댐핑저항을 산정하였다. 댐핑저항을 적용한 7kW 인버터 시뮬레이션 및 실험을 통해 안정도 향상 및 댐핑저항 산정의 타당성을 검증하였다.

본 논문에서는 120Hz 맥동 전류를 제거한 단일단 인터리브드 차량탑재형 충전기를 제안한다. 기존 단일단의 문제점인 출력의 저주파 성분을 제거하기 위해서 DCM 동작과 추가적인 APF(Active Power Filter) 회로로 구성되었다. 추가된 APF로 인해 클램프 커패시터는 전해커패시터가 아닌 필름커패시터로 대체 하면서도 출력의 저주파 성분을 제거할 수 있고 부피 역시 감소시킬 수 있다. 또한 인터리빙효과와 DCM 동작으로 인하여 입력필터의 부피를 감소시키고 전류 불균형 상황을 방지할 수 있다.

This paper proposes a new control method for an AC-DC Buck converter which is utilized as a front-end converter of a 2-stage high power density adapter. In the conventional adapter applications, 2-stage configuration shows higher power transfer efficiency and higher power density than those of the single stage flyback converter. In the 2-stage AC-DC converter, the boost converter is widely used as a front-end converter. However, an efficiency variation between high AC line and low AC line is large. On the other hand, the proposed conduction band control method for a buck front-end converter has an advantage of small efficiency variation. In the proposed control method, switching operation is determined by a band control voltage which represents output load condition, and an AC line voltage. If the output load increasesin low AC line, the switching operation range is expanded in half of line cycle. On the contrary, in light load and high line condition, the switching operation is narrowed. Thus, the proposed control method reduces switching loss under high AC line and light load condition. A 60W prototype which is configured the buck and LLC converter with the proposed control method is experimented on to verify the validity of the proposed system. The prototype shows 92.16% of AC-DC overall efficiency and 20.19 W/in 3 of power density.

New adaptive SR (synchronous rectification) control method is proposed offering high efficiency in entire load conditions for resonant converters, in this paper. Unlike the conventional SR control method where turn-on time of the MOSFETs is varied depending on load conditions due to the stray inductance induced by a lead frame of MOSFET or PCB patterns, the proposed method automatically maintains a time interval between turn-off instance of a MOSFET and zero current instance of a body diode of the MOSFET as a predetermined time, in each switching cycle. Therefore, optimized turn-on time of the MOSFET can be achieved regardless of the leakage inductance. In this paper, the operational principle of proposed control method has been discussed. It has been tested on LLC resonant converter with 240 W to verify the proposed control method.

본 논문에서는 전기 차량의 고속 충전을 위한 무선전력전송의 S-P 토폴로지의 동작점들의 전기적 특성을 분석하고자 한다. 무선전력전송 코일의 셀프 인덕턴스와 누설 인덕턴스에 대한 공진 방법 선택에 따라 네 가지 동작점이 생긴다. 이 때, 각 공진에 대한 입, 출력 전압 이득, 영 전압 스위칭 및 영 전류 스위칭, 단락 부하 조건, 순환 전류크기의 전기적 특성을 임피던스 분석을 통해 분석 후 500 W급 시작품의 시뮬레이션 결과를 통해 검증할 예정이다.

본 논문에서는 비자성체 용기 가열이 가능한 Induction Cooker의 공진 네트워크를 설계한다. 용기 재질에 따른 워킹코일의 R, L 파라미터를 고려한 최적 동작 주파수 및 커패시턴스를 선정하여 시스템을 설계한다. 또한 설계한 시스템의 가열 성능을 시뮬레이션 및 실험을 통해 검증한다.

본 논문에서는 All Metal 용기 가열을 위한 자성체 및 비자성체 용기 판별 제어 알고리즘을 설계한다. 용기 재질과 위치에 따른 파라미터를 분석 후 부하 모델링을 통해 동작 전 용기재질 감지 및 동작 중 용기 사라짐 감지 등을 수행한다. 또한 용기 이외의 숟가락과 같은 물체 판별법을 분석하고 실험을 통해 설계된 알고리즘을 검증한다.

태양광 발전 시스템 구현에 있어 가장 큰 문제점 중 하나는 불균일한 태양빛 조건에서의 전체 시스템 발전량 감소이다. 이를 해결하기 위해 module-integrated converter (MIC), dc optimizer, differential power processing (DPP) 등 다양한 컨버터가 연구되고 있다. 그 중에서도 DPP 컨버터는 낮은 전력변환 손실로 높은 시스템 효율을 얻을 수 있어 최근 많은 주목을 받고 있다. 보통 그리드 연결형 태양광발전 시스템에 적용되는 직렬 DPP의 경우, 이미 많은 연구가 진행되고 있지만, 병렬 DPP의 경우 아직 많은 연구가 필요한 상황이다. 본 논문에서는 front-end 컨버터의 존재 유무에 따른 두 가지 병렬 DPP 컨버터 배열을 비교 분석 하였다. Front-end 컨버터가 적용된 병렬 DPP 컨버터 배열의 경우, dc 전압과 태양전지의 전압 차이를 최소화해 전력 변환 손실을 감소시킬 수 있지만, front-end 컨버터에서 추가적인 전력 변환 손실이 발생한다. Front-end 컨버터가 없는 경우, dc 전압과 태양전지의 전압차이가 커 DPP 컨버터에서 발생하는 전력 변환 손실이 커진다. 따라서 주어진 조건 아래 효율적인 병렬 DPP 컨버터 디자인을 위한 가이드라인을 본 논문에서 제시하고자 한다.

최근 전 세계적으로 차세대 초고속 교통수단의 연구, 개발에 박차를 가하고 있다. 대표적으로 미국에서 개발하고 있는 하이퍼루프는 승객을 태운 차체가 원통형인 튜브안에서 최대 1200 km/h로 이동하는 초고속 교통수단이다. 이렇게 빠른 속도에 도달하기 위해서 수십 MW 수준의 상당히 큰 전력이 필요하며, 이러한 큰 전력소모에 의한 전력망의 부담을 덜기 위해, 태양광 시스템을 튜브에 장착하여 추진에 필요한 일부 전력을 태양광 발전으로 대체하는 시스템이 연구되고 있다. 본 논문에서는 튜브의 방향, 태양전지의 배열에 따른 에너지 생산량, 전력발전량 및 비용 등의 다각적인 측면에서의 분석을 제시하였다. 원통형 튜브에 부착되는 태양전의 배열을 여섯 가지 경우로 나누었을 때, 삼각 지붕 모양으로 태양전지를 배열한 Case 2가 가장 높은 에너지 생산량을 보였다. 하지만 태양전지의 단위면적 당 에너지 생산량을 비용으로 계산하였을 경우, 튜브 위에 평평하게 태양전지를 배열한 Case 1이 가장 높은 가격 경쟁력을 가졌다.

이상적인 차단기는 도통시 손실없이 부하에 전력을 공급하며 차단시 절연내력을 확보하여 전원과 부하사이를 완벽히 분리하여야 한다. 교류차단기의 경우 매 반 사이클 마다 전류가 스스로 제로가 되는 점이 발생하므로 사고전류의 차단이 비교적 용이하지만, 직류차단기의 경우 차단기 접점에서 높은 아크전압을 발생시켜서 사고전류를 감소시켜야 한다. 직류차단기가 충분한 아크전압을 확보하지 못하고 사고전류의 지속적 흐름을 허용하게 되면 고온의 아크전류로 인하여 대형화재로 이어질 수 있다. 전력전자소자를 사용한 반도체 차단기의 경우 기계적 차단기와 비교하여 차단시간이 빠르고 아크가 발생하지 않으며 소음이 적다는 장점이 있으나, 도통손실이 커서 대용량의 적용이 불가능하다는 문제가 있다. 본 논문에서는 기계적 차단기의 낮은 도통손실과 반도체 소자의 arc-less 차단특성의 장점을 살리는 차단기술로써 PPTC 소자를 사용한 직류차단기의 아크소호기술을 제시하고 실험을 통하여 성능을 증명한다.

배전계통에서 병렬아크는 전선이나 노후된 설비의 절연파괴에 따른 합선에 의하여 발생하고 직렬아크는 차단기, 소켓-플러그, 커플러 등 접속기에서 부하와 전원이 분리되는 경우에 발생한다. 이러한 아크현상에 대응하기 위해서는 아크의 특성을 해석하고 그에 따른 아크소호방법이 제시되어야 한다. 병렬아크는 1889년 발견된 Paschen의 법칙에 따르며, 평행한 금속판 사이에 아크방전이 시작되는 항복전압이 매질가스의 종류 및 압력과 개리거리에 따른 함수로 규정된다. 반면, 직렬아크는 아직까지 명확한 해석방법이 제시되어있지 못하다. 본 논문에서는 직류 차단기에서 발생하는 직렬 차단 아크의 촉발과 지속적인 발생, 소호에 대한 특성을 분석하여 3가지 특성을 기반으로 하는 직렬 차단아크전류 모델을 제안하고 실험을 통하여 검증하였다.

본 논문에서는 배터리의 노화에 따른 내부 저항 및 전압변동(Differential Voltage; DV)곡선 변화를 실시간으로 추정하는 SOH (State of Health) 알고리즘을 개발한다. 개발된 알고리즘은 정확한 내부 저항 추정을 위해 동작 및 측정 환경에 따른 고주파 통과 필터의 최적 설계 방안을 제안하며 동적 전류 특성을 고려한 DV곡선의 온라인 업데이트 로직을 이용한다. 알고리즘의 정확도는 단전지 시험 결과를 기반으로 시뮬레이션을 통해 검증한다.

본 논문은 고에너지 밀도와 고출력 특성의 이종 배터리를 이용한 HBESS (Hybrid Battery Energy Storage System) 설계방안과 퍼지 로직 기반의 제어 알고리즘을 개발한다. 시스템의 전력 수요 특성을 고려하여 이종 배터리의 최적 용량을 산정하고 HBESS의 구성 방안을 제안한다. 내부 상태에 따라 변화하는 배터리 특성을 효과적으로 반영하기 위하여 퍼지 논리 기반의 시스템 제어 알고리즘을 도입한다. 본 연구의 타당성은 실제 전력 수요 프로파일 기반의 시뮬레이션을 통하여 검증한다.

본 논문에서는 플라스마 부하의 특성을 고려하여 LCCL 공진 네트워크가 적용된 RPG (remote plasma generator)용 공진형 인버터를 설계 하고 제어한다. 공진네트워크 설계와 인버터 제어 시, 플라스마 부하가 가지는 특징인 Drop-out 현상을 방지하면서 정격범위 내에서 출력 전류를 얻을 수 있도록 하기 위해 위상천이 기법을 적용할 수 있도록 설계하고 시뮬레이션을 통해 설계된 공진네트워크의 타당성을 검증한다.

본 논문에서는 휠체어의 탑승자의 구동력과 BLDCM(Brushless DC Motor) 에서 출력되는 보조력인 전기적인 구동력을 동시에 사용하는 탈부착형 하이브리드 휠체어의 동작제어방식을 제안한다. 기존에는 휠체어에 토크센서를 부착하여, 토크센서 신호의 피이드백을 통하여 보조력을 발생하는 방식이 적용되고 있지만, 제안된 방식에서는 토크센서의 사용없이 사용자의 동작을 간접적으로 검출하는 방식을 제안한다. 사용자가 휠체어의 핸드림을 조작할 때, 발생하는 휠체어의 동작을 3축 가속도 센서를 통해 모션을 예측하고, 이에 대응하는 구동력을 보조하는 PAS(Power Assist System)을 설계하였다. 사용자의 동작 예측을 위해, 3축 가속도 센서의 신호를 조합하여 전진과 후진 및 정지 상태 신호를 예측하는 방식을 시뮬레이션과 실험을 통해 증명하였다.

This paper review the core technical trends of TESAL EV(Electric Vehicle) Motors. The object of this study analyzes electric vehicle's body appearance, motor cooling system, battery arrangement, battery management system (BMS), and super charging station etc.

본 논문은 Solar Cell을 응용하여 통신기능과 함께 전원공급이 가능한 배터리 없는 가시광 통신용 수신기를 제안한다. 기존 포토다이오드(PD : Photo Diode)를 적용한 가시광 통신용 수신기는 수신신호 처리를 위한 PD 드라이버와 신호 처리부를 동작시키기 위하여 별도의 전원 회로와 배터리가 필요하다. 따라서, 체적 및 비용의 증가가 불가피하여 가시광 통신의 큰 문제점으로 대두되고 있다. 하지만 제안회로는 PD를 Solar Cell로 대체하여 기존의 신호를 수신함과 동시에 Solar Cell의 광전효과를 통해 생성된 전력을 사용하여 별도의 부가회로 없이 전원 공급이 가능하며 무선통신 기술의 새로운 패러다임을 제시한다. 제안된 회로의 타당성 검증을 위해 Solar Cell을 응용한 시작품을 제작하여 실험 결과를 제시한다.

본 논문에서는 독립형 태양광 시스템의 설계에서 배터리 용량 선정 방식에 관련하여 부하손실확률(LLP: Loss of Load Probability)이 0 인 기준을 토대로 시스템 무정전 전력공급을 위한 시행 착오법을 제안하였으며 시스템의 수명주기비용(LCC: Life Cycle Cost)을 분석하여 기존 시스템에 비해 경제성을 높이고자 한다. 제안한 방식의 검증을 위하여 시뮬레이션을 수행하였다.

This paper presents a new cascaded boost multilevel converter topology for distributed generation (DG) systems. Most of DG systems, such as photovoltaic (PV), wind turbine and fuel cells, normally require the complex structure power converters, which makes the system expensive, complex and hard to control. However, the proposed converter topology can generate a much higher output voltage just by using the standard low-voltage switch devices and low voltage DC-sources in a simplified structure, also enhancing the reliability of the switch devices. Simulation and experimental results with a 1.2kW system are presented to validate the proposed topology and control method.

자동차 라디에이터용 팬과 에어컨 실외기 팬의 경우 영구자석동기 전동기는 자연 상태에서 외부 바람에 의해 임의의 방향과 임의의 속도로 회전할 수 있다. 이런 응용분야에서 회전자 위치검출 센서가 부착되어 있는 경우에는 회전방향 및 속도를 비교적 간단하게 제어할 수 있다. 그러나 회전자 위치검출 센서를 사용하지 않는 센서리스 제어의 경우 외부부하에 의해 회전자가 회전중일 때는 회전자의 위치정보가 없기 때문에 추가적인 알고리즘이 필요하다. 본 논문에서는 외부부하에 의해 회전자가 임의의 방향 및 임의의 속도로 회전하고 있는 경우 원하는 회전방향으로 원하는 속도로 제어하기 위한 센서리스 제어 알고리즘을 제안한다. 회전자가 역방향 및 정방향 저속으로 회전중인 경우와 정방향 고속으로 회전중인 경우에 대해 회전자를 정방향의 주어진 속도로 제어하기 위한 회전자 위치검출 및 센서리스 제어 알고리즘을 제안하고 실험으로 검증한다.

This paper proposes a control scheme of the voltage ripple suppression for the permanent magnet exciter generator. The output voltage of the permanent magnet excitation generator is affected by the field current, load current and the engine speed. The engine speed can be controlled by the governor. But, the actual frequency is changed at the starting and a sudden load variation. As a result, output voltage overshoot and undershoot can decrease the power quality in the grid system. The proposed control scheme uses a frequency factor to control the field current of the generator for the voltage ripple reduction. Because of the linkage flux is proportional to the frequency, the instantaneous frequency can consider the linkage flux. The proposed control method shows the improved control performance for the permanent magnet excitation generator through simulation.

본 논문에서는 DC링크 전류센서를 가진 고주파 신호 주입 센서리스 드라이브에서 전류 예측을 이용한 전류 재구축 방법을 제안한다. DC링크 전류센서를 가진 드라이브에서 DC링크 전류로부터 재구축된 3상 전류는 재구축 오차를 포함하고 있다. 이 오차는 고주파 신호 주입 주파수가 높아질수록 커지며, 센서리스 성능을 저하시킨다. 본 논문은 전류 예측을 통하여 재구축 오차를 줄임으로써 센서리스 성능을 향상시켰다. 이는 실험을 통하여 제안한 방법의 유효성을 검증하였다.

본 논문에서는 스위칭 손실을 저감한 고주파 인터리브드 토템폴 브리지리스 부스트 PFC 컨버터를 제안한다. 인터리브드 토템폴 브리지리스 부스트 PFC 컨버터는 하드 스위칭 동작을 하기 때문에 큰 스위칭 손실을 가지며, 고주파에서의 동작이 제한된다. 제안하는 컨버터는 수동 소자인 인덕터가 추가된 구조이며, 추가 인덕터의 에너지를 이용해 영전압 스위칭을 할 수 있다. 그 결과, 스위칭 손실이 저감되고 고주파 동작이 가능해진다. 또한 기존에 설계된 회로와 제어단을 그대로 유지할 수 있다.

본 논문은 3상 비엔나 정류기의 효율 향상을 위한 전력 반도체 소자 선정 방법을 제안한다. 제안하는 방법은 비엔나 정류기의 스위칭 상태에 따른 전류 특성을 고려하여 전력 반도체 소자를 선정한다. 한 레그에서 스위칭 한 주기에 세 개의 다이오드가 사용되며 직류단 및 중성단 연결된 다이오드는 고속 스위칭을 하고 입력단에 연결된 다이오드는 라인 주파수에 맞춰 저속 스위칭을 한다. 따라서, 다이오드 동작을 고려하여 전력 반도체 소자를 선정하여 비엔나 정류기의 효율을 향상 시킬 수 있다. 제안하는 소자 선정 방법은 실험 결과를 통하여 그 타당성을 확인한다.

본 논문에서는 수 kW급 이상을 위한 3상 전류원 3스위치 푸쉬풀 컨버터를 제안한다. 제안하는 컨버터는 무손실 스너버를 이용하여 모든 다이오드의 ZCS 턴오프와 스위치의 ZVS 턴온 및 턴오프를 성취한다. 무손실 스너버는 작은 정격을 가지며 메인회로와 무관하게 동작하는 장점이 있다. 5kW급 시작품으로부터 제안한 컨버터의 타당성 및 성능을 검증하였다.

본 논문은 LLC 공진형 컨버터의 고전력밀도를 위한 IM(Integrated Magnetics)을 제안한다. 일반적으로 컨버터의 전력밀도는 사용되는 변압기, 인덕터와 같은 자기소자에 의해 결정되므로, 평판형 자기소자(Planar Magnetics)는 고 전력밀도화에 매우 적합하다. 하지만 LLC 공진형 컨버터에 평판형 자기소자를 적용할 경우 높은 자기 결합도에 의해 공진을 위한 충분한 누설 인덕턴스를 얻을 수 없다. 따라서 공진동작을 위한 추가적인 인덕터의 사용이 필수적이며, 전력밀도는 감소하게 된다. 반면, 제안방식은 자기소자 내부에 형성되는 두 개의 자화 인덕터를 공진 인덕터로 사용하기 때문에 공진동작에 필요한 누설 인덕터가 필요하지 않다. 또한, 이러한 두 개의 자화 인덕터는 하나의 자기소자에 집적화 할 수 있으므로 고 전력밀도에 유리한 구조를 갖는다. 더불어, 공진동작에 필요한 모든 파마리터가 설계자의 의도대로 설계가능하기 때문에 컨버터 최적설계가 매우 유리하다. 제안방식의 타당성을 확인하기 위하여 자기소자 모델을 통한 효율분석 및 350W-800kHz 시작품에 대한 실험결과를 제시한다.

본 논문에서는 3상 22kW급 전기자동차 탑재형 충전기를 위한 단일단 AC-DC 컨버터를 제안한다. 제안하는 3상 단일단 AC-DC 컨버터는 제안하는 인터리빙 회로와 스위칭 기법으로 입력필터가 작고 넓은 전압 및 부하영역에서 소프트스위칭을 성취하여 높은 효율을 성취할 수 있으며 전해커패시터를 제거하고 필름커패시터를 사용하여 높은 수명 및 전력밀도를 기대할 수 있다. 또한 제안하는 컨버터는 단상 단일단 AC-DC 컨버터를 모듈구조로 구성하여 출력전류에 포함된 120Hz 맥동전류를 출력에서 상쇄시켜 저주파 성분이 없는 직류전류로 충전이 가능하다. 제안하는 3상 단일단 AC-DC 컨버터의 동작원리를 제시하고 시작품을 통해 본 논문의 타당성을 검증하였다.

This paper investigates the design of multi-winding coupled inductor for minimum inductor current ripple in rapid traction battery charger systems. Based on the general circuit model of multi-winding coupled inductor together with the operating principles of dc-dc converter, the relationship between the ripple size of inductor current and the coupling factor is derived under the different duty ratio. The optimal coupling factor which corresponds to a minimum inductor ripple current becomes -(1/n-1), i.e. a complete inverse coupling without leakage inductance, as the steady-state duty ratio operating point approaches 1/n, 2/n, … or (n1)/n. In an opposite manner, the optimal coupling factor value of zero, i.e. zero mutual inductance, is required when the steady-state duty ratio operating point approaches either zero or one.

본 논문은 전략광물 탐사를 위한 25kW급 양극성 펄스전원장치에 대하여 기술한다. 고효율 LCC 공진형 컨버터를 적용한 DC/DC 전력변환 회로부와 펄스를 발생시키기 위한 풀 브릿지 기반의 양방향 펄스 스위칭부로 구성된 500V, 12.5A 단위모듈을 설계하고, 4개의 모듈을 직병렬 구성하여 탐사 방식에 따라 요구되는 고전압 저전류(2kV, 12.5A) 혹은 저전압 대전류(500V, 50A) 동작이 가능한 전략광물 탐사용 펄스전원장치를 개발한다. 본 논문에서는 공진회로, 변압기 등 단위모듈의 상세설계에 대하여 기술하고, 시뮬레이션 및 실험 결과를 통해 이를 검증한다.

본 논문에서는 슬림화 및 고밀도 전원을 위한 고효율 2-변압기 LLC 공진형 컨버터를 제안한다. 제안된 컨버터는 기존 단일 변압기 LLC 공진형 컨버터에 비해 슬림화에 유리하고 누설 인덕터 확보가 용이할 뿐만 아니라 트랜스포머 1, 2차 권선의 근접효과를 최소화 할 수 있어 도통손실 저감의 장점을 갖는다. 최종적으로 제안된 컨버터의 타당성 검증을 위해 이론적 동작분석을 비롯하여 240W급 모의실험 결과를 제시한다.

본 논문에서는 양방향 브리지리스 역률 보상회로의 구동을 위해 필수적인 전류감지용 변류기 구조에 대해 연구한다. 이를 통해, 양방향 브리지리스 역률보상회로의 기존 전류감지방법들을 분석하고, 전류기의 전류감지성능을 최적화 할 수 있는 방법에 대해 연구한다. 또한, 이를 바탕으로 얻어진 변류기와 동일한 전력품질을 가지면서 실제 산업에 적용할 수 있는 양방향 브리지리스 역률보상회로용 변류기 구조 및 제어방법을 제안한다.

본 논문은 Gallium Nitride-Field Effect Transistor(GaN-FET)를 적용한 고방열 및 고전력밀도 모듈형 벅 컨버터를 제안한다. Si-MOSFET를 적용한 벅 컨버터는 높은 스위칭 손실로 인해 고주파수 구동 및 자기소자 사이즈 저감에 한계가 존재하여 고전력밀도화가 어렵다. 반면, 제안된 방식은 스위칭 특성이 우수한 GaN-FET를 적용하여 고주파수 구동이 가능하며, 추가로 평면형 인덕터를 적용함으로써 자기소자의 부피 저감을 통해 컨버터의 고전력밀도화 및 모듈화가 가능하다. 특히, 방열 플레이트 및 케이스로 구성된 새로운 고방열 구조를 통해 방열효과를 극대화 시킬 수 있다. 제안된 모듈형 벅 컨버터의 타당성 검증을 위해 입력전압 48V, 출력전압 24V의 300W급 시작품 제작을 통한 실험결과를 제시한다.

A discrete time domain modeling for the current-mode-controlled buck LED driver is presented in this paper. Based on the modeling result, a root locus analysis for the buck LED driver with slope compensation is done to derive the stability boundaries of feedback gains.

This paper presents the dynamics of the current-mode controlled buck and boost converters, which are both connected to an ill-conditioned source. This paper investigates the origin of potential instability and demonstrates internal/external dynamics of the converters under adverse interactions with the source.

본 논문에서는 MMC 시스템에서 데드타임에 의한 전압 왜곡현상을 수식적으로 분석하여 발생하는 고조파 성분을 보상하는 새로운 데드타임 보상기법을 제안한다. 알고리즘은 시뮬레이션으로 그 타당성을 검증하였다.

본 논문에서는 전동기를 구동하는 인버터 출력단에 있는 LC필터의 공진현상을 피하기 위한 능동감쇠 방법을 제안하였다. 기존의 방법들은 추가적인 센서 혹은 복잡한 신호처리를 필요로 한다. 이에 비해 제안된 방법은 기존의 방법과 달리 샘플링 주파수를 변경하여 추가적인 제어 없이 공진 문제를 해결한다. 제어 시스템이 특정한 조건을 만족하는 경우, 샘플링 주파수를 공진 주파수와 일치시켜 공진 전류를 Aliasing된 형태의 저주파수 성분으로 계측한 후, 이를 통해 시스템의 안정성을 확보하여 공진현상을 억제한다. 이산 시간(discrete-time)에서의 모델링을 통해 제안된 방법의 안정성 여부를 확인하였고, 최종적으로 실험을 통해 제안된 능동감쇠 방법의 유효성을 검증하였다.

무선전력전송에서 시스템 역률을 높이기 위한 방법으로 인덕터나 변압기를 이용한 임피던스 정합을 많이 사용하였다. 본 논문에서는 기존과는 달리 누설집중형 변압기만을 이용하여 전계결합 시스템의 링크 캐패시터와 임피던스 정합을 한다. 이는 높은 입출력 역률 값을 얻을 수 있고 시스템 공진 양호도 Q값을 턴 비를 이용해 줄일 수 있어서 기존 대비 링크 캐패시터 전압 스트레스가 적다는 장점이 있다. 누설집중형 변압기는 코어와 권선 손실을 고려해서 최적으로 설계를 진행하였고 이를 50W급 하드웨어 및 시뮬레이션으로 검증한다.

전기자동차 보급 확대로 인해 2018년부터 전 세계적으로 폐배터리가 다량으로 배출될 것으로 예상되어 폐 배터리를 에너지저장장치(ESS)로 재활용하는 방안이 연구되고 있다. 하지만 배터리간 규격이나 수명, 상태의 차이가 존재하기 때문에 셀밸런싱 시스템이 필수로 요구된다. 기존에는 이러한 시스템으로 직렬형 시스템을 채용하고 있지만 모듈화나 신뢰성 등 시스템이 요구하는 조건을 만족시키기 어렵다. 이에 따라 본 논문에서는 기존 시스템과 차별화 된 분산 충 방전 병렬 시스템을 제안하고 그에 사용되는 전력조절기를 소개하고자 한다.

송전선 감지 체계를 위한 효율적인 전력 공급 장치를 제안한다. 이전에는 무시하였던 2차측 부하에 의한 영향을 고려하여 에어 갭이 없는 코어를 사용할 수 있음을 확인하였고 이를 통해 훨씬 큰 전력을 추출하였다. 분석을 통해 새로운 설계 가이드 또한 제시하였다. 실험을 통해 제안한 방식의 성능을 검증하였다.

본 논문에서는 전기자동차용 배터리 충전기의 특징과 설계조건을 반영한 2 stage 자기유도방식 무선전력전송 (inductive power transfer, IPT) 시스템의 설계 방법을 제안한다. 시스템 설계 시 고려사항은 송신측 DC link 전압 범위와 수신측 듀티가변 범위, 배터리 전압 범위 등이 있다. 이와 같은 고려사항을 반영하여 2 stage IPT 시스템의 입 출력전압 범위를 선정하고 전압 전류 스트레스 분석을 통해 공진네트워크를 설계한다.

본 논문에서는 무선전력전송 시스템이 전 부하 영역에서 ZVS (Zero voltage switching)하기 위한 LCCL-S 토폴로지 입력 인덕턴스 최적 설계 방법을 제안한다. 결합계수 및 부하에 따른 입력전류를 분석하고, 설계 조건을 도출한다. 도출한 설계조건을 PSIM 시뮬레이션을 통해 검증한다.

본 논문에서는 전압 민감도를 통해 직류 마이크로그리드의 전압 변동을 최소화하기 위한 드룹 제어 전원의 위치 선정 기법을 제시한다. 전압 민감도를 도출하기 위해 전력 흐름 분석을 수행하였으며, 드룹 제어의 특성을 반영하기 위해 드룹 버스를 도입하였다. 그러나 드룹 버스를 적용함으로써 전력망의 전압 민감도는 드룹 제어 전원의 위치에 의존하게 된다. 따라서 드룹 제어 전원의 위치에 따른 전압 민감도를 분석하고 이를 비교하여 DC MG의 평균 전압 변동이 최소화되는 위치를 결정하였다. 제안한 드룹 제어 전원의 위치 선정 기법의 결과를 PSCAD/EMTDC 시뮬레이션을 통해 검증하였다.

This paper proposes the operation mode and control method of the PV ESS for building lighting. The PV ESS is consisted of 3.3kW single phase grid connected PV inverter, Bi-direction DC/DC converter for Charging/Discharging for battery and DC48V Buck DC/DC converter for LED lighting.

This paper proposes an enhanced distributed generation (DG) unit with an adaptive virtual impedance control approach in order to address the inaccurate reactive power sharing problem. The proposed method can adaptively regulate the DG virtual impedance, and the effect of the mismatch in feeder impedances is compensated to share the reactive power accurately. The proposed control strategy is fully distributed and the need for the microgrid central controller is eliminated. Furthermore, the proposed method can be directly implemented without requirement of pre-knowledge of the feeder impedances. Simulations are performed to validate the effectiveness of the proposed control approach.

본 논문은 ESS용 3상 계통연계 양방향 인버터에 적용 가능한 PWM (Pulse width modulation) 방식에 따른 계통전류 품질 특성 및 손실 양상에 대해 다룬다. 각 PWM 방식이 적용된 ESS용 3상 계통연계 양방향 인버터의 부하 크기 및 배터리 충 방전 모드 조건에 따른 계통전류 품질과 손실 양상을 비교 분석을 한다.

An accurate State Of Charge (SOC) estimation of battery is the most important technique for Electric Vehicles (EVs) and Energy Storage Systems (ESSs). In this paper a new integrated Unscented Kalman Filter-Particle Filter (UKF-PF) is employed to estimate the SOC of a $LiFePO_4$ battery cell and a significant improvement is obtained as compared to the other methods. The parameters of the battery is modeled by the second order Auto Regressive eXogenous (ARX) model and estimated by using Recursive Least Square (RLS) method to calculate value of each element in the model. The proposed algorithm is established by combining a parameter identification technique using RLS method with ARX model and an SOC estimation technique using UKF-PF.

기존 Induction Heating용 인버터의 경우, 일반적인 Half-Bridge 인버터를 사용하여 낮은 효율이 발생하기 때문에 고효율 구동이 어렵고, Single Switch 인버터를 사용할 경우 높은 전압 스트레스로 인해 고효율 및 고출력 IH 인버터 구동이 어려운 문제점이 있다. 본 논문은 Induction Heating용 인버터의 원가를 감소시키고 고효율/고출력을 낼 수 있는 스위치 내압 저감용 ZVS Signle Switch 인버터를 제안한다. 기존의 IH 구동용 인버터를 사용할 경우에는 낮은 효율 및 높은 스위치의 전압 스트레스 때문에, 회로의 전체적인 부피가 커지고 제작단가가 증가하는 단점이 있다. 반면 제안된 회로는 IH 구동용 스위치 내압 저감이 가능한 ZVS Single Switch 인버터로써, 단일 스위치 회로 구현과 영전압 스위칭을 통해 높은 효율로 인버터 구동이 가능하고, 스위치 내압을 감소하였기 때문에 회로의 부피 및 원가를 감소시킬 수 있는 장점을 갖는다. 본 논문에서는 제안된 회로의 이론적이 특성을 분석하고 모의실험을 통해 확인하였으며, 2.6kW급 IH 구동 인버터 회로에 적용하여 실험을 통해 우수성을 검증하였다.

기존 이동 트레이의 경우 모터를 구동하기 위해 외부 전원장치가 필요하고 지속적인 유지보수가 필요한 문제점이 있다. 이를 해결하기 위해 외부 전원 장치가 아닌 발전기 바퀴를 통해 배터리를 충전하여 3배 이상 승압 가능한 Boost Converter로 모터를 구동한다. 하지만 모터 기동 시 필요한 순간적인 큰 전류를 배터리에서 공급하기 때문에 배터리의 수명이 감소되는 문제점이 있다. 본 논문에서는 3배 이상 승압이 가능하면서 배터리 부담을 줄이는 Super Cap. String을 사용하여 순간적으로 필요한 큰 전류를 공급하는 Boost Converter를 제안한다. 이를 이론적, 실험적 분석을 통해 그 타당성을 검증한다.

본 논문은 DC 배전용 반도체 차단기를 모델링하고, 바리스터 동작 특성을 MATLAB/SIMULINK를 이용해 실험 결과와 비교 분석하였다. 단락 전류 차단을 위한 반도체 소자는 전력용 반도체 스위치인 IGBT를 이용하였으며, 회로 차단 시 인덕턴스 성분에 의해 발생하는 과전압으로부터 차단기를 보호하기 위해 바리스터를 IGBT에 병렬 연결하였다. 바리스터는 수학적 모델링을 통해 로그 스케일에서 파라미터를 산출하였으며, 비선형 저항 특성을 시뮬레이션 환경에서 표현하였다. DC 반도체 차단기는 MATLAB 기반으로 모델링하였으며, 산출된 파라미터는 바리스터 모델에 적용하여 시뮬레이션하였다. 또한, 1kV/1.5kA 차단 실험 결과를 비교 분석하여 제안된 DC 배전용 반도체 차단기의 모델의 특성을 검증하였다.

태양광 패널 등가모델을 결합한 태양광 발전 패널 모의 장치(SAS)는 정확도 면에서 많은 장점이 있다. 특히 SAS에서 사용되는 등가회로 모델은 주변 환경에 맞게 빠르게 변하는 I-V 출력특성을 추출하며, 추출시간이 짧다. 이러한 방법을 이용하려면 제어기를 주목해야하는데, 보통 전압 또는 전류 제어기 하나만 사용한다. 하지만 Fill factor가 높은 패널인 경우, 전압 또는 전류제어기 하나만 사용하여서는 제어가 잘 되지 않기 때문에 본 논문에서는 전압과 전류제어기 모두 사용하되, 필요에 따라 스위칭 하여 사용하는 하이브리드 제어기법을 제안한다. 이러한 기법을 통하여 모두 제어가 가능한 기법을 제안한다.

Maximum power point tracking (MPPT) under partial shading condition (PSC) is a challenging process in the PV array system. The shaded PV panel makes different peak patterns on the P-V curve and misguides the MPPT algorithm. Various kinds of global MPP (GMPP) detecting algorithms are used to overcome this issue. Generally, too frequent execution of GMPP tracking algorithm reduces the achievable power of PV panel due to time spent on the scanning process. Thus, partial shading detection algorithm is essential for efficient utilization of solar energy source. While conventional method only detects fast shading patterns, the proposed algorithm always shows superb performance regardless of the speed of partial shading patterns.

This paper describes the design and implementation of a trigger circuit which can be series connected with main pulse circuit for a xenon flash lamp driver. For generating high voltage, the trigger circuit is designed as an inductive energy storage pulsed power modulator with 2 state step-up circuit consisting of a boost converter and a flyback circuit. In order to guarantee pulse width, a resonant capacitor on the output side of the flyback circuit is designed. This capacitor limits the output voltage to protect the flyback switch. In addition, to protect another power supply of xenon flash lamp driver from trigger pulse, the high voltage transformer which can carry the full current of main pulse is designed. To verify the proposed design, the trigger circuit is developed with the specification of maximum 23 kV, 0.6 J/pulse output and tested with a xenon flash lamp driver consisting of a main pulse circuit and a simmer circuit.

이 논문은 스위칭 주파수의 자속을 사용한 무선 전력 전송방법을 제안한다. 제안된 시스템의 수신단은 정류기를 사용하지 않고 유도된 전압과 같은 주파수의 스위칭을 하며 다른 위상으로 코일에 전압을 인가하여 필요한 만큼의 전력을 (송)수신한다. 이와 함께 전원단과 수신단의 코일에 흐르는 전류가 전기기기의 구동 목적으로도 쓰일 수 있도록 저주파의 평균 전류 지령을 각각 수행할 수 있는 PWM 방식을 제안한다.

본 논문에서는 역방향 매트릭스 컨버터를 이용한 분산 발전시스템의 입력 전압 불평형 발생 시, 전류 왜곡 저감을 위한 제어 전략을 제안한다. 분산 발전 시스템을 위한 역방향 매트릭스 컨버터는 발전기의 전력을 계통으로 전달하기 위해 사용된다. 발전기에서 불평형 전압이 발생되는 경우, 역방향 매트릭스 컨버터의 입출력 전류에 왜곡이 발생한다. 정상분 및 역상분 전압, 전류를 이용한 제안하는 제어 전략을 통해 역방향 매트릭스 컨버터의 입출력 전류의 왜곡을 저감할 수 있다. 시뮬레이션을 통해 제안하는 제어 전략의 타당성을 검증한다.

서보 시스템에서는 물리적인 제한조건을 반영하여 위치 프로파일을 그려왔다. 하지만 위치 프로파일이 종료된 시점 남아있는 오차를 기존의 오차 기반 제어기를 이용하여 수렴시키기엔 많은 시간이 소요되고 이는 위치제어 성능 문제로 직결된다. 본 논문에서는 기존의 프로파일이 끝난 시점에서 시스템 제한을 고려한 최대 전압과 최대 전류를 이용하는 프로파일을 연속적으로 그려 수렴구간을 단축시키는 방법을 제안한다. 1kW 용량 서보모터를 통해 수렴시간을 기존 프로파일 방식과 비교하여 알고리즘을 검증하였다.

본 논문은 새로운 구조의 이중 고정자 횡축 12/10 Switched Reluctance Motor(SRM)을 설계에 관한연구이다. 자동차 냉각팬에 적용하기 위해 Conventional 12/8과 Single Stator AF(Axial Field) SRM이 검토되었다. Axial Field의 장점은 기존의 방사형 보다 짧은 자속 경로를 가져 높은 토크와 효율을 가지지만 Single Stator AF SRM은 하나의 고정자와 회전자로 이루어져 있어 편심등 기구적으로 불안정하다는 단점이 있다. 이중 고정자 횡축 12/10 SRM은 두 고정자 사이에 회전자가 위치에 있어 Single Stator AF의 단점을 보안 할 수 있으며, 전기적인 특성 및 영향을 검토하기 위해 유한요소해석(FEA)을 수행하였다.

본 논문에서는 인덕턴스가 작은 BLDC 전동기에서 상전환 시에 나타나는 토크 리플을 저감하는 기법을 제안한다. BLDC 전동기의 홀센서 신호전환 시점에서 상전류를 예측하고 이 전류가 지령치에 미치지 못할 경우 지령전류를 보정하여 스위칭의 듀티비를 새로 계산한다. 제안된 기법은 실험으로 검증된다.

This paper deals with the suppression of subharmonic current oscillation of V/F controlled high speed induction motor drive in turbo blower applications. High speed induction motor has a relatively low stator impedance for high speed operation and therefore the dc link voltage ripple may result in subharmonic current oscillation at the steady state in high speed operation. This paper shows that the subharmonic oscillation is caused by the dc link voltage ripple and also proposes the suppression method, which generates the compensation voltage through the proportional current controller to reduce the subharmonic current oscillation. The simulation and experimental results show that the proposed suppression method reduces the subharmonic current oscillation to the acceptable low level in turbo blower applications.

본 논문에서는 에너지 회수를 최대화하기 위하여 전기자동차의 PMSM(Permanent Magnet Synchronous Machine)으로부터 발생된 전압을 제어하는 방법을 다룰 것이다. 이 방법은 PMSM의 제동에너지를 전기에너지로 회생하기 위해 L-C 공진회로를 구성하고 배터리에 많이 충전할 수 있도록 전압을 제어한다. 일반적인 전기자동차의 경우 회생된 큰 전압이 배터리에 들어가 망가지는 현상을 방지하기 위해 스위칭 소자를 사용하여 회로를 끊어주어서 그 큰 전압을 사용하지 못한다. 이러한 회생된 큰 전압으로 제어하여 사용함으로써, 에너지 회수율이 증가하고 전기자동차의 주행거리가 증가할 수 있다. L-C 공진회로에서 FET 게이트에 전압을 인가하는 제어기의 구동 펄스에 따른 전압 변화를 분석하였다. 전압은 듀티에 따라 변해 PI 제어기를 통한 듀티 제어를 하는 전압제어 알고리즘을 연구하였다. 그리고 이를 Matlab Simulink를 이용하여 모의실험을 통해 검증하였다.

본 논문은 전차원 자속 관측기를 이용한 대용량 매입형 영구자석 동기전동기(IPMSM)의 센서리스 제어 기법을 제안한다. 기존의 전차원 자속 관측기를 사용한 제어 방식은 IPMSM의 자속 모델을 표면 부착형 영구자석 동기전동기(SPMSM)의 자속 모델처럼 해석하기 때문에 추정되는 회전각의 오차가 발생한다. 특히 릴럭턴스 토크가 큰 대용량 IPMSM 구동 시에는 회전각 오차가 크게 나타나므로 단위 전류당 발생하는 최대토크를 감소시켜 정밀한 MTPA 제어가 불가능하다. 제안하는 알고리즘은 전차원 자속 관측기를 통해 추정된 회전각의 오차를 보상하여 대용량 IPMSM의 정밀한 센서리스 제어를 가능하게 한다. 제안하는 기법의 타당성은 시뮬레이션을 통해 확인하였으며, 기존의 알고리즘과 비교하였다.

본 논문에서는 매입형 영구자석 동기전동기를 위치센서 없이 기동하기 위해 회전자의 초기 위치를 추정하는 방법을 제안한다. 제안된 방법은 자기 인덕턴스의 포화현상에 따른 고정자 전류를 해석하고 최소자승법을 통해 회전자의 초기 위치를 추정한다. 전 구간에서 회전자의 초기 위치와 극성을 정확하게 알아낼 수 있어 돌극성 때문에 나타나는 릴럭턴스 토크를 효과적으로 사용할 수 있다. 또한, 전동기 정수에 영향을 받지 않으므로 다양한 전동기 구동 시스템에 적용할 수 있으며, 추가적인 하드웨어가 필요하지 않아 경제적이다. 제안하는 방법의 유효성과 우수성은 시뮬레이션을 통해 검증한다.

기존의 단상 PFC(Power Factor Correction) 부스트 컨버터의 제어기는 부하전류와 듀티를 고려하지 않아 부하 변동시 출력전압을 일정하게 유지할 수 없다. 본 논문에서는 부하전류와 듀티를 보상하는 단상 PFC 부스트 컨버터 전압제어기 설계 방법을 제안한다. 인덕터 전류와 캐패시터 전류의 관계를 해석하여 제어기를 설계하고 모의 해석을 통해 입증한다.

본 논문에서는, 유니버셜 입력 전압에서 높은 효율을 가지는 새로운 구조의 브리지리스 부스트 PFC 컨버터를 제안한다. 제안하는 컨버터는 두 개의 인덕터와 네 개의 GaN 스위치, 두 개의 다이오드와 SPDT 릴레이를 사용하여 입력 전압에 따라 토폴로지 변환이 가능하다. 로우라인 입력전압이 인가될 경우, 제안하는 컨버터는 기존의 인터리브드 토템폴 브리지리스 PFC 컨버터로 동작하는 반면, 하이라인 입력전압이 인가될 경우, 제안하는 컨버터는 하나의 부스트 컨버터로 동작하게 된다. 따라서 제안하는 컨버터는 유니버셜 입력전압에서 높은 효율을 가지며, 고효율을 요구하는 서버용 전원장치나 유니버셜 입력을 요구하는 기타 PFC 어플리케이션에 적용될 수 있다. 제안하는 컨버터는 유니버셜 라인 입력 ($90V_{AC}{\sim}265V_{AC}$), 400V / 1.6kW 출력의 프로토타입 컨버터를 통해 동작을 검증하였다.

본 논문은 직렬 공진형 컨버터를 이용하여 낮은 저항을 갖는 주방 용기를 가열하기 위한 유도 가열(Induction Heating; IH)용 공진형 컨버터와 코일 설계방법을 제안한다. 기존 IH 시스템은 저항이 작은 용기를 가열할 때 낮은 전압이득으로 인해 정격보다 큰 전류가 흘러 스위칭 손실 및 전도 손실이 증가하고 소자의 정격 전류량을 초과하는 문제가 발생한다. 본 논문에서는 용기에 따른 임피던스를 분석하고 다양한 저항 조건의 용기를 모두 가열하기 위한 적절한 IH용 코일 설계 방법을 제안한다. 이는 2.4 kW의 최대 전력을 가지는 IH용 공진형 컨버터 시작품을 사용하여 제안하는 설계의 타당성을 검증하고자한다.

높은 효율과 긴 수명 등으로 형광등을 대체하며 차세대 조명기구로 각광받고 있는 LED 는 필수불가결적으로 PFC 및 DC-DC 컨버터 등으로 구성된 구동회로가 필요하다. 일반적으로 이러한 LED 구동회로의 조건으로 전체 90 % 이상의 고효율이 요구되고 있으나 Two-Stage 로 구성된 구동회로의 하드 스위칭에 따른 손실 및 기타 요건들에 의한 전력소모로 인해 실질적으로 완벽하게 조건을 달성하기 까다롭다. 최근에는 이러한 구동조건을 달성하기 위해 브릿지리스 PFC 컨버터를 적용한 Two-Stage 를 사용하거나 순환 전류 및 스위칭 손실이 보다 적은 LLC 공진 컨버터를 LED 용 구동회로에 접목하는 추세이다. 이에 따라서 본 논문은 LED 조명용 Single-stage LLC 공진 컨버터를 구성하여 동작특성을 분석하였다.

본 논문에서는 ZCMV(zero common mode voltage) PWM을 사용하는 병렬형 3상 3레벨 NPC 컨버터의 DC단 전압의 불평형 제어를 이용한 순환전류 저감 알고리즘을 제안한다. 이상적으로 ZCMV PWM은 공통 모드 전압을 발생하지 않지만, 초기 운전 및 데드타임과 같은 실제적인 문제로 인해 공통 모드 전압이 발생한다. 발생한 공통 모드 전압은 미세한 순환전류를 발생시키며 이는 컨버터의 효율을 감소시킨다. 따라서, 본 논문에서는 DC단 전압 불평형 제어를 이용하여 순환전류를 저감하는 제어 알고리즘을 제안한다. 상, 하단 DC 전압의 불평형은 공통 모드 전압을 발생시키며 이를 통해 미세하게 발생한 순환전류를 저감하여 컨버터의 효율을 향상 시킬 수 있다. 제안한 알고리즘은 시뮬레이션을 통해 타당함을 검증하였다.

본 논문은 브릿지리스 부스트 PFC 컨버터를 사용한 저용량 단상 단방향 인버터 시스템에 관한 연구이다. 단상 PFC 인버터 시스템의 고효율화를 위해 브릿지리스 부스트 컨버터를 사용하였고 브릿지리스 부스트 컨버터의 CRM 모드로 동작하는 제어기를 제안하였다. 제안된 제어기를 브릿지리스 부스트 PFC 인버터 시스템에 적용하여 시뮬레이션으로 검증하였다.

본 논문은 벅 차동전력조절 회로가 적용 된 다출력 스위치드-커패시터 부스트 컨버터의 소신호 모델 분석에 대한 논문이다. 제안하는 회로는 각 태양광 모듈의 최대전력점을 추정하기 위해서 제어된다. 제안하는 회로는 상태 공간 평균화 기법과 시그널 플로우 그래프를 통해서 해석하였으며 PSIM과 MATLAB을 통해서 증명하였다.

본 논문에서는 배전압 셀을 이용한 비절연 고승압 소프트스위칭 컨버터를 제안한다. 제안하는 컨버터는 동일 듀티로 기존의 하프브리지 컨버터보다 약 2.5배의 승압비를 얻을 수 있고, CCM에서도 스위칭 소자의 소프트 스위칭이 가능하다. 또한, 스위칭 소자와 수동소자의 전압정격이 출력전압의 약 1/3로 감소되어 낮은 도통손실과 스위칭손실을 갖는 스위칭 소자 선정이 가능하며 전체 수동소자 에너지량이 될 수 있다. 1kW급 실험을 통해 동작을 확인하였다.

LLC 공진 컨버터는 고효율과 높은 전력밀도를 달성할 수 있다는 장점으로 인하여 다양한 분야에 적용되어지고 있다. 최근 플라즈마 공정 분야에도 LLC 공진 컨버터가 적용되고 있는데, 공정의 특성상 컨버터는 아크 방지를 위하여 출력 필터 Capacitor를 작은 값으로 사용하고, 초기 무부하 동작에 대한 제어를 필요로 한다. 하지만 기존의 LLC 공진 컨버터의 분석을 통한 특성은 실제 컨버터의 무부하 동작과 상이하다. 이에 본 논문에서는 작은 필터 Capacitor를 갖는 LLC 공진 컨버터의 무부하 특성 분석에 관한 연구로, 무부하 동작 특성을 분석하고 이를 해석하게 된다. 이렇게 분석된 무부하 특성은 시뮬레이션을 통하여 확인 하였다.

Input filter is an essential component in a practical matrix converter (MC) system to generate the sinusoidal input currents. However, the input filter causes a displacement angle between the input current of MC and the source current. In this paper, we investigate the input filter design for MCs by considering the displacement angles of the input current and the input voltage to guarantee high input power factor (IPF) operation as well as low input current harmonic contents. Simulation results are provided to validate the input filter design with near unity input power factor and low total harmonic distortion (THD) of the input current.

Recently as distributed source has increased, the distribution system has changed from unidirectional power flow to bi-directional power flow. This power flow causes the PCC voltage variation, which can adversely affect voltage sensitive loads. In this paper, the relation between the active power, reactive power and PCC voltage of the distributed source is analyzed, and the PCC voltage control scheme by reactive power compensation is proposed in the distributed source itself. In addition, limitations and conditions according to the standard for interconnecting distributed resources are specified and verified through simulation.

본 논문은 고효율 및 고전력밀도 3-레벨 LLC 공진형 컨버터를 제안한다. 전원회로의 고전력밀도화를 위해서는 고주파 구동이 필수적이지만 기존 LLC 컨버터는 스위칭 손실로 인하여 한계를 갖는다. 스위칭 손실은 스위치 전압 첨두치 감소를 통해 저감이 가능하다. 전압 첨두치는 4개 스위치의 직렬연결을 통해 저감시킬 수 있으며, 각 스위치의 전압평형을 위한 추가적인 회로가 필수적이다. 따라서 본 논문에서는 스위칭 손실을 저감시킴으로써 1MHz 고주파 구동이 가능하며, 단 하나의 캐패시터를 이용하여 모든 스위치의 전압평형을 이룰 수 있는 3-레벨 LLC 공진형 컨버터를 제안한다. 또한 제안회로의 전압평형 원리를 이용하여 n-레벨 컨버터로 확장 가능하여 스위치 전압 첨두치를 더욱 저감시켜 입력전압이 높은 응용례의 적용에도 적합하다. 제안회로의 타당성 검증을 위해 350W급 시작품을 제작하여 실험 결과를 제시한다.

본 논문은 무선 전력 및 데이터를 동시에 전송하는 교량 구조 건전성 진단 시스템에 관한 것이다. 무선 전력 전송을 이용하여, 교량 내부에 위치한 구조 건전성 진단을 위한 센서에 전원을 공급한다. 그리고 센서에서 검출된 데이터를 부가적인 통신회로 없이, 교량 외부로 전송한다. 이러한 교량 구조 건전성 진단 시스템은 기존 방식에 비하여 교량 유지 보수 비용을 줄일 수 있는 장점을 가진다. 제안한 교량 구조 건전성 진단 시스템은 높은 효율로 전력을 전송하며, 동시에 8단계의 교량 손상도 데이터를 전송한다. 결과적으로, 제안한 시스템은 교량의 내부의 센서에 무선전력전송을 이용하여 안정적인 전원을 공급하며, 교량의 손상 정도에 관한 물리적 데이터를 부가회로없이 무선전력전송용 공진기를 통해서 전달할 수 있다.

There has been a growing demand for power semiconductor switches equipped with high-voltage blocking capability of kV range and fast-switching characteristics of ns range in various plasma application. This paper investigates the application of SiC MOSFETs in the particular plasma application which requires the blocking voltage of 4.5kV and the switching transient time of less than 100ns. In order to meet the required blocking voltage, the series connection of multiple SiC MOSFETs is adopted in this paper. Also, snubber capacitors are employed to equalize the voltage sharing among the series connected SiC MOSFETs. The simulation and experimental result successfully verifies the application of SiC MOSFETs and snubber capacitors in the plasma application requiring high-voltage and fast-switching load dynamics.

본 논문에서는 소용량 직류단 커패시터를 갖는 인버터로 구동되는 매입형 영구자석 동기기의 속응성 향상을 위한 제어 기법을 제안한다. 제안하는 기법은 매입형 영구자석 동기기에서 요구되는 지령 전력을 통해 인버터 동작을 위한 지령 전압을 결정한다. 제안하는 제어 기법을 통해 매입형 영구자석 동기기의 속응성을 향상시킬 수 있다. 시뮬레이션을 통해 제안하는 기법의 타당성을 검증한다.

최근 석유나 석탄 에너지의 사용으로 인한 대기오염 및 미세먼지 문제가 심각해지고 있다. 따라서 신재생 에너지의 중요성이 대두대고 있고 이에 따라 정부에서도 태양광 발전이나 풍력발전 등의 비중을 확대해 나가려는 정책을 밝히고 있으며 이중 태양광 발전 시스템은 가장 주목 받고 있다. 태양광 발전의 성장에 따라 다양한 연구가 진행되어 왔으며 이 중 DC-DC 컨버터와 DC-AC 인버터로 구성된 비절연형 태양광 인버터는 회로구성이 쉽고 효율이 높아 소용량 발전에서 많은 연구가 진행되고 있다. 따라서 본 논문에서는 3kW 비절연형 태양광 발전 시스템을 구성하여 시뮬레이션을 통해 태양광 인버터의 동작을 분석하였다.

본 논문은 독립형 마이크로그리드에서 BESS-디젤발전기 연계운전 시, 동기 인덕턴스와 LCL 필터의 상호간섭을 고려한 CVCF 제어기를 설계하고 해석하였다. CVCF 제어의 외부루프는 비례-공진(PR)을 이용한 기본파 전압제어이고, 내부루프는 제어 안정도 향상을 위한 커패시터 전류제어로 구성된 이중 루프 구조이다. 인버터 $1.5T_s$ 시지연을 고려하여 모델링을 설계하고, 이산시간 영역에서의 근궤적 기법을 통해 CVCF 제어의 안정도를 해석하였다. 50kW BESS-디젤발전기로 구성된 시뮬레이션을 통해 안정도 해석과 동일한 결과를 도출함으로써 설계된 CVCF 제어기를 검증하였다.

최근 국내 태양광산업은 보급량이 증가하고 있고, 정부 정책에서도 에너지신산업을 추진하는 등 시장 활성화에 노력하고 있다. 본교에서는 신재생에너지원 중 태양광발전시스템에 대해 건학이념인 실사구시에 입각한 학부 교육 프로그램을 개발 및 적용하고 있으며 본 논문에서는 이에 대한 내용을 소개한다. 산업체 실무에 기초한 태양광발전시스템 학부 교육 프로그램은 마이크로콘트롤러(MCU) 교육, DC-DC 컨버터와 DC-AC 인버터 등 전력변환장치 기반의 Solar Explorer Kit 교육, 태양광발전시스템 발전량 산출과 손실분석 등 성능평가를 위한 PVsyst 엔지니어링 교육 내용으로 구성된다. 특히, 전력변환장치로 구성된 Solar Explorer Kit 교육 프로그램은 DC-DC 컨버터와 배터리(리튬-폴리머) 충전, 배터리(리튬-폴리머) 방전과 DC LED 부하 접속, 독립형 DC-AC 인버터 출력과 AC 할로겐 램프 부하 접속, 계통연계형 DC-AC 인버터 출력 실습 등에 대해 소개한다.

This paper proposed a new control method for supercapacitor (SC) to compensate the pulse load transient and enhance the power quality of dc microgrid. By coordinating the operation frequency, the supercapacitor is controlled to handle the surge current component while the low-frequency current component is dealt with by remaining sources in the system. Based on the state of charge and dc bus voltage level, the SC unit operation mode is automatically decided. Meanwhile, the dc bus voltage level indicates the power demand of the whole system; by regulating the dc bus voltage, the mismatch of power demand is covered by SC unit. The effectiveness of proposed method is verified by experiment prototype formed by two distributed generation and one supercapacitor unit.

무선전력전송 시스템의 전력 수신부는 많은 경우 송신부에 비해 크기가 작으므로 자계결합 에너지링크 코일의 권선을 비대칭으로 설계할 필요가 있다. 본 논문은 직렬 공진 보상 구조의 자계결합 무선전력전송에서 에너지링크 전압이득과 전력전송효율을 동시에 고려해 전력변환회로 관점에서의 비대칭 코일의 도식적인 분석 및 설계 방법을 제안한다. 제안하는 설계평면을 통해 에너지링크 코일의 정렬이 어긋날 때 혹은 부하요구가 변할 때 에너지링크의 전압이득과 전력전송효율 변화를 직관적으로 예측할 수 있으며 주어진 설계조건에 따라 에너지 링크를 간단히 설계할 수 있다. 본 제안방법은 회로 시뮬레이션을 통해 검증 되었다.

본 논문은 타이어에 적용되는 전자기 에너지 하베스팅 시스템에서 손실 요소를 포함하여 전력변환장치 모델링 하였고, 시뮬레이션과 실험 결과를 비교 분석하여 모델을 검증하였다. 전자기 발전기의 AC 출력은 풀브리지 정류기를 이용해 DC로 변환하였으며, DC-DC 부스트 컨버터를 이용해 전압을 승압하여 배터리를 충전하였다. 전력변환에서 미소 전력을 배터리로 전달하기 위해 에너지 관점에서 해석하였고, 간헐적인 에너지 전달을 이용해 에너지 하베스팅을 구현하였다. 설계된 모델은 전류 제어를 통해 실험과 유사한 입력 및 출력 조건에서 시뮬레이션하였고, 컨버터의 데이터 시트 정보와 비교하여 3% 이내의 오차를 확인하여 제안된 손실 모델을 검증하였다.

본 논문은 복합화력 발전소의 가스터빈용 기동 시스템의 개발을 위해 국내 복합화력 발전소의 동기발전기 파라미터를 적용하여 모델링하였으며, 200MVA급 동기발전기의 기동 시스템 운전 방법을 해석하였다. 200MVA급 동기발전기를 기동하기 위해 10MW의 6-펄스 부하 전류형 인버터와 속도 및 전류 제어기 등을 설계하였으며, 실제 국내 기동 시스템의 운전 특성과 비교하여 모델링을 검증하였다.

Motor drive has used in many industrial application. In this situation the motor performance reliability has been more and more important. Sensor fault is critical defect to motor performance especially current sensor. Therefore this paper is dealing with SPMSM current sensorless algorithm in Luenberger estimation method with only a phase current information for current sensor fault situation. And the algorithm is verified with experimental results.

When controlling a three-phase inverter that drives AC motor, it is important to know the value of the current. In this case, shunt sensing methods are known as low cost and useful performance. However, for certain swithcing condition, immeasurable areas exist and it is necessary to reconstruct the current in the area. This paper proposes a reconstruction method using voltage injection in synchronous coordinates system at the area, and verify the validity of the method through simulation.

본 논문에서는 자동차가 주행 시 노면에서 발생되는 충격을 흡수하는 현가장치에서 전기에너지를 얻기 위한 에너지 하베스팅 기술에 적용 가능한 전력변환 시스템에 관하여 연구 하였다. 제안된 전력변환장치는 2상 AC-DC 다이오드를 직렬로 구성하여 선형 발전기의 서로 다른 주파수와 크기를 갖는 출력전압에 대해 효과적으로 전기에너지로 변환하도록 하였다. 제안한 전력변환시스템의 가능성을 확인하기 위해 시뮬레이션과 실험을 통하여 검증하였다.

In this paper is presented a pre-charging sequence for single-phase cascaded neutal-point-clamped(NPC) converters for capacitors voltage balancing. capacitor imbalance problem in pre-charge sequence is caused in cascaded NPC converter by its topology. the DC link voltage at each NPC converter module can be balanced by the proposed switching method. the design and performance of the proposed sequence are verified by simulation and experimental results using prototype.

Distributed Flexible AC Transmission System(D-FACTS) was proposed as a solution for weakness of FACTS device s. The D-FACTS device DSSC(Distributed Static Series Co mpensator) can provide controllable reactance compensation in transmission line such as SSSC(Static Synchronous Series Compensator). This paper introduce the algorithm of reactive power injection on DSSC and propose the method of current balancing by reactive power injection. The proposed algorithm has been verified with simulation and experiment results.

The imbalance at the 3-phase side at the railway power supply substation has been a well-known issue. Due to the difference in status of loads at each phase at any given moment, it is difficult to maintain the balance in the 2-phase side of the transformer. Consequently, the 3-phase side also presents a certain level of imbalance as well. A co-phase power supply was proposed as a solution. The real application of such system is gradually expanding, proving the effectiveness of the system. In this paper, the application of the single phase D-Q rotating frame theory was applied to the control of the co-phase power supply system. In addition, the power stack of the system was composed of MMC valves, which offers superior operational characteristics. The effectiveness of the system was verified with a real-time simulation, and the results are presented.

MMC 시스템은 각 암의 전류를 측정하기 위해 총 6개의 전류 센서를 사용한다. 이 때 암 전류 센서의 스케일링 오차가 발생하면, 암 전류에 포함된 스케일링 오차 계수로 인해 순환 전류가 효과적으로 제어 되지 않는다. 본 논문에서는 암 전류 센서의 스케일링 오차에 대한 보상 알고리즘을 제안하였다. 제안한 알고리즘은 실험을 통해 검증하였다.

본 논문에서는 위치 센서에 의존하지 않는 매입형 영구자석 전동기의 센서리스 구동 시 전압 왜곡으로 인해 나타나는 위치 추정 오차를 이론적으로 분석하고자 한다. 특히, 추정 d축에 맥동하는 구형파 전압을 주입하는 방법에서 주입하는 신호의 주파수에 따라 위치 추정 성능이 달라지는 현상에 초점을 맞춘다. 무부하에서 스위칭 주파수의 신호를 주입할 때 전압 왜곡은 on/off sequence에서 서로 반대의 위상을 갖는 역상분 2고조파의 형태로 나타나며, 위치 추정 오차는 3고조파의 형태로 나타난다. 반면, 반스위칭 주파수의 신호를 주입하는 경우에는 샘플링 주기 동안 주입 전압 왜곡의 효과가 상쇄되기 때문에 인덕턴스의 영향만이 주로 고려되어 위치 추정 오차가 6고조파의 형태로 나타난다. 시뮬레이션과 실험을 통해 이론적 분석의 타당성을 검증하였다.

본 논문에서는 GaN-FET을 적용한 12V-48V 컨버터를 제안하고 차량용 컨버터로서의 장점을 확인한다. GaN-FET의 주요 특징은 고속 스위칭이 가능하다는 것이고 이를 차량용 컨버터에 적용 시 다음의 장점을 지닌다. 첫째, 컨버터의 소형화 및 경량화이다. 고속 스위칭에 의한 리플전류 감소로 인덕터의 크기를 감소시킨다. 둘째, 출력 커패시터 선택의 폭이 넓어진다. 리플전류의 감소로 인해 비교적 작은 용량의 출력 커패시터와 큰 ESR의 선정이 가능하다. 마지막으로, 소형, 경량화된 전력소자에 의해 진동 내구성 관련 기구설계의 단가를 줄일 수 있다. 위의 내용은 고속 스위칭에 따른 이점으로 축약 설명할 수 있고 이에 컴퓨터 시뮬레이션 및 실험을 통해 고속 스위칭의 가능성을 증명한다.

본 논문에서는 WBG소자인 GaN HEMT를 적용한 고전력밀도의 부스트 컨버터개발을 제안하였다. GaN HEMT는 문턱전압이 낮아 인덕턴스에 민감하므로 인덕턴스를 최소화시키는 PCB 레이아웃을 설계하였다. 입력단에 60V의 직류전원을 연결한 후, 출력 전압을 120V, 출력 전력을 100W와 200W로 고정하여 주파수에 따른 소자의 온도와 효율을 측정하였다. 주파수를 100kHz에서 1MHz까지 100kHz간격으로 변화시켜 실험하였고, 부하전력과 주파수가 커질수록 GaN HEMT의 온도가 상승하였다. 컨버터 효율은 부하전력이 100W이고, 주파수가 100kHz일 때 91.7%로 가장 낮은 효율이 나타났고, 부하전력이 200W, 주파수가 600kHz일 때 97.4%로 가장 높은 효율이 나타났다.

본 논문에서는 모듈라 ESS에 사용되는 인터리브드 DC-DC 컨버터의 평균 모델을 이용하여 제어 시스템을 설계함으로써 기존 소신호 모델 기반 제어의 동작점이 변동하는 경우 과도 응답 특성이 저하되는 단점을 개선하고자 한다. 또한, PSIM 시뮬레이션과 실험을 통해 제시된 설계방법의 우수성을 실증하고자 한다.

본 논문은 단상 3레벨 PFC 컨버터에 적용하는 두 가지 모듈레이션 기법에 따른 시스템 효율 및 스위치 발열을 비교하고, 열해석 시뮬레이션을 통한 열 분포에 대한 결과를 기반으로 적절한 방열기법 모색을 위한 근거자료를 제시한다. 제안하는 모듈레이션 기법을 통해, 주 스위치인 SiC MOSFET의 도통손실을 저감하여 시스템 효율을 향상시키며, 스위치에 발생하는 열을 저감시킨다. 앤시스 열해석 시뮬레이션을 통해 이를 확인하고, 실험을 통해 검증한다. 정격부하(5kW)에 대해 약 $27^{\circ}C$의 스위치 온도저감이 이루어졌으며, 전 부하(0.5kW ~ 5kW)에 걸쳐 약 1%의 효율이 향상되었음을 실험을 통해 확인하였다.

This paper describes the design and implementation of a 2.5kW (500V, 5A) simmer circuit that maintains the ionization of xenon gas inside the lamp. The design is based on a LCC resonant converter in continuous conduction mode (CCM) with above resonant frequency to take advantage of high power density from using parasitic elements such as the leakage inductance in a power transformer. In addition, since the converter has current source output characteristics, it is suitable for maintaining ionization of the lamp having the negative resistance load characteristic. To verify this converter design, PSpice modeling was performed. Finally, the developed simmer circuit is verified by a resistive load of rated performance and the Ionization maintenance operation of the xenon flash lamp.

본 논문에서는 수학적 모델링과 성능 분석을 통해 LVDC 용 3상 Dual Active Bridge (DAB) 컨버터의 효율을 증가시킬 수 있는 다양한 방법에 대해서 제안하고자 한다. 3상 DAB 컨버터의 경우 양방향 전력 변환을 필요로 하는 고전력 응용에서 많이 사용되고 있다. 이는 3상 DAB 컨버터가 영전압 스위칭이 가능할 뿐만 아니라, 단상 DAB 컨버터 대비 낮은 도통 손실을 가질 수 있기 때문이다. 고전압/고전류 응용의 경우 대부분 능동 소자로 IGBT가 사용되는데, 따라서 대전력 응용에서 3상 DAB 컨버터의 영전압 스위칭이 가능한 장점을 퇴색시키고, 높은 스위칭 손실을 야기한다. 뿐만 아니라 3상 DAB 컨버터의 경우 고부하 상태에서 높은 순환 전류로 인해 도통 손실이 증가한다. 따라서 본 논문에서는 상기의 단점을 극복하기 위하여 IGBT의 턴-오프 전류를 최소화 시키고, RMS 전류를 낮출 수 있는 설계 방법을 제안하고자 한다. 모의시험과 5 kW급 시작품을 이용한 실험결과를 통해 제안하고자 하는 설계 방법의 타당성을 검증하고자 한다.

본 논문에서는 저압 직류 배전 시스템에 사용되는 3-레벨 NPC DAB 컨버터의 중성점 전압 제어를 위한 향상된 스위칭 알고리즘을 제안한다. 3-레벨 NPC DAB 컨버터는 구조상 정격전압 감소를 위해 중성점을 기준으로 DC-link 단에 두 개의 캐패시터가 사용되기 때문에 중성점으로 들어오는 전류에 불균형이 발생하며 중성점 전압이 흔들리는 문제점이 나타난다. 중성점 전압이 흔들릴 경우 불균형한 전압이 변압기에 형성되며 이로 인해 전류 Offset과 실효 전류의 증가에 따른 전력 손실증가 등 전체적인 컨버터의 동작에 악영향을 준다. 따라서 본 논문에서는 3-레벨 NPC DAB 컨버터의 동작원리 및 기존 스위칭 패턴을 분석하고, 향상된 스위칭 패턴을 적용시켜 중성점 전압을 제어하는 알고리즘의 타당성을 모의시험을 통해 검증하고자 한다.

The isolated boost DC-DC converter based on three switches in fuel cell applications is presented in this paper. The major advantages of the proposed converter are as follows: continuous input current; decrease one active switch and no use snubber circuit. The operating principles and analysis of the proposed converter have been discussed. A 400 W prototype has been tested in the laboratory to verify the performance of the proposed converter and a PID controller was used to clarify the DC output voltage at 400 V. The simulation and experimental results are shown to validate the theoretical analysis.

멀티레벨 방식의 Dual Active Bridge 컨버터는 기존의 컨버터와 비교하여 높은 자유도의 스위칭 방식을 가진다. 본 논문에서는 멀티 레벨 방식의 DAB 컨버터의 동작원리를 분석하고, 인덕터 전류의 RMS 값과 THD를 최소화하기 위하여 기본파를 제외한 3 고조파와 5 고조파를 감쇄하는 스위칭 방식을 제안한다. 다양한 스위칭 패턴에 따른 인덕터 전류 RMS 값과 THD를 비교하여 제안하는 스위칭 방식의 타당성을 검증하고자 한다.

기존 Digital Signal Processor (DSP)를 사용하여 높은 동작 주파수의 LLC 공진형 컨버터를 구동하는 경우 낮은 동작 주파수 분해능과 계산 속도에 의해 출력 전압 제어성능과 동특성에 한계가 생긴다. 이를 해결하기 위해 기존의 분해능 및 계산 속도 부족에 의한 영향을 분석하고 Field Programmable Gate Array (FPGA)를 설계하여 높은 동작 주파수 분해능 및 동특성을 얻고자 제안한다. FPGA를 이용한 성능향상을 DSP (TI - TMS 38335)와 FPGA (Xilinx XC7A100T)를 사용하여 비교 분석하고자 한다.

본 논문은 병렬-입력 직렬-출력 구조의 모듈형 DAB (Dual active bridge) 컨버터의 출력 전압 평형 제어기법을 제안한다. 이를 위해, 먼저 모듈형 DAB 컨버터를 모델링하고 계층형 슬라이딩모드(Hierarchical SMC) 제어기를 설계한다. 제안된 기법을 시뮬레이션을 통해 검증한다.

단상 ac/dc, dc/ac 시스템의 경우, ac와 dc사이의 전력 불균형으로 인해 double line frequency ripple power가 발생한다. 이는 harmonic disturbance을 야기시킨다. 일반적으로 전력 리플을 줄이기 위하여 dc-link에 용량이 큰 전해 커패시터를 사용하는데, 용량이 큰 전해 커패시터는 높은 equivalent series resistance(ESR)을 가지며, 상대적으로 짧은 수명을 갖는 한계를 갖는다. 본 논문은 active power decoupling을 추가함으로써 전해 커패시터를 용량이 작은 필름 커패시터로 대체한 회로 구조를 제시한다. 그리고 dc-link 커패시터 선정방법, 설계한 제어기의 성능과 부하 변동에 따른 실험을 PSIM 시뮬레이션으로 확인하고 실험을 통해 검증한다.

본 논문은 지능형 반도체 변압기용 고압 절연 내력을 갖는 고주파 변압기의 설계 순서와 방안을 제안하고 시제품을 제작하여 동작 검증 및 절연 시험을 완료한 결과를 서술한다.제작된 변압기는 10 kHz의 스위칭 주파수 하에 정격은 15 kW이며, 3권선 방식을 이용하였다. SST의 입력 전압인 $13.2kV_{rms}$및 출력단의 전압 플로팅 현상을 고려하여, polycarbonate를 이용한 내부 보빈과 teflon PTFE를 이용한 외부 보빈 및 가드를 제작해, 30 kV의 절연이 가능하도록 설계되었다. 또한, 정전 유도 현상으로 인해 고려해야 하는 코어와 권선 간의 고압 절연을 최소화하는 방안을 적용하였으며, 근접 효과와 표피 효과를 최소화하는 구조로 설계되었다. 시제품 제작 후 15 kW의 정격 하에 동작 검증을 완료하였고, 내전압 시험을 이용하여 30 kV의 절연 내력을 검증하였다.

본 논문에서는 ZVT 인터리브드 양방향 LDC의 순환전류 손실 저감을 위한 스위칭 주파수 변조 기법을 제안하였다. 제안된 컨버터 회로는 ZVT 동작을 수행하기 위해 보조 인덕터 전류가 부하 전류보다 커야하는 조건이 필요하다. 하지만 부하전류 변화에도 불구하고 보조 인덕터 순환전류는 변하지 않고 같은 값을 유지하는 문제점이 있다. 따라서 부하 전류가 감소함에 따라 도통 손실이 발생하여 컨버터의 효율이 감소한다. 이러한 문제점을 해결하기 위해 부하 전류와 시비율에 따른 최적의 주파수 값을 적용하여 보조 인덕터 순환 전류의 크기를 변화시켰다. 따라서 도통 손실을 저감시켰고 컨버터의 전반적인 효율이 증가함을 확인하였다. 본 논문에서 제안된 기법은 실험을 통해 검증되었다.

본 논문에서는 벅-타입 능동 전력 디커플링 회로의 새로운 듀티 사이클 생성 방법을 제안한다. 기존의 듀티 사이클 생성방법에 비해 단순해진 듀티 사이클 계산 방식은 저성능 마이크로 프로세서에도 적합함과 동시에 보다 효과적으로 능동 전력 디커플링 회로를 제어할 수 있다. 제안하는 회로는 전류 불연속 모드로 동작하며, 전류 지령치는 DC링크 전류의 1차 리플 성분에 전류 이득을 보상하여 생성하기 때문에 모든 구간에서 효과적으로 DC링크의 전압 리플을 줄일 수 있다. 제안하는 듀티 사이클 생성 방법의 효과는 MATLAB-Simulink을 통해 검증하였다.

공진형 컨버터에서 일반적으로 소프트 스위칭과 같은 조건을 만족시키기 위해 주파수 제어를 많이 사용한다. 그러나 전계결합형 무선전력전송 시스템 특성상 이격 거리나 정렬 오차 정도 따라 송 수신부를 연결하는 링크 캐패시턴스 값이 민감하게 변한다. 이런 시스템에서는 공진 주파수 추종과 동시에 시비율 제어가 필요하다. 송신부 앞 또는 부하단에 dc/dc컨버터를 추가하는 2단 구성은 시스템 효율이 1단 구성에 비해 낮다는 단점이 있다. 따라서 본 논문에서는 무선전력전송 시스템에 비대칭 하프 브릿지를 사용하여 시비율 제어와 주파수 추종제어를 할 수 있는 구조를 제안한다. 이는 시뮬레이션을 이용하여 검증한다.

최근 산업 및 에너지 관련 분야에서의 전력변환기술 및 제어기술의 중요성이 계속 화두가 되어 왔다. 전통적인 전력변환 토폴로지는 2레벨 시스템이 일반적이었다. 하지만 고압 시스템 분야에서는 2레벨, 3레벨 혹은 그 이상의 멀티레벨 토폴로지가 적용되고 있다. 이런 멀티레벨 토폴로지를 사용함으로써 출력 전류의 고조파 저감등의 이점들을 가질 수 있다. 특히, 양방향 케스케이드 NPC 토폴로지는 케스케이드 하프브리지 토폴로지에 비해 몇가지 이점들을 가지는데 파워 셀 혹은 서브모듈의 개수를 줄일 수 있고 트랜스포머의 사이즈를 줄 일수 있다. 이 논문에서는 이러한 모듈러타입의 고압 케스케이드 NPC 토폴로지 인버터의 파워 스택 개발에 대한 내용을 담고 있다.

본 논문에서는 병렬 멀티-모듈 UPS 인버터의 출력 LC필터를 이용한 예측제어를 제안한다. 부하의 용량증가에 따라 단상 UPS 모듈을 병렬로 증가시켜 UPS 용량 증설하는 연구가 진행되고 있다. 이러한 UPS 시스템을 제어하기 위해 기존 제안하였던 전류 예측 제어에서는 PI 전압 제어로 인해 UPS 모드 절환 시 제한된 동적 반응(Dynamic response)을 갖는 단점이 있었다. 이러한 문제점을 보완하기 위해, 본 논문에서는 PI 전압제어를 전압 예측 제어로 대체함으로써 보다 빠른 동적 반응을 가질 수 있는 전압 및 전류 예측제어를 제안한다. 제안한 제어기법의 타당성은 수학적 분석 및 시뮬레이션을 통해 검증하였다.

본 논문에서는 결합 인덕터를 이용한 새로운 다단 듀얼 벅 인버터를 제안한다. 제안한 인버터는 기존 다단 듀얼 벅 인버터의 장점인 암단락 방지, MOSFET 이용, 고주파 동작, 스위칭 손실감소 등을 그대로 갖고 있고, 기존과 다른 점은 제한 인덕터들을 출력전류 극성에 따라 결합시켜서 총 2개의 코어로 구성된다. 이로 인해 셀 수가 많이 필요한 대용량 시스템에서 기존 인버터에 비해 제한 인덕터의 셀프 인덕턴스 양을 획기적으로 줄일 수 있고 결과적으로 총 자기소자 부피가 감소하게 된다. 따라서 전체 효율면에서 향상된다. 제안한 인버터의 성능 검증을 위해 2 셀 구조로 된 인버터를 구축하여 실험을 통해 성능을 검증하였다.

본 논문에서는 전류센서 스케일 오차 발생 시 오차 보정 방식에 대해 제시한다. 전류센서 스케일 오차는 회전자 기준 동기 좌표계에서 맥동하는 전류 및 직류 전류 오차를 야기하며, 이로 인해 전류 제어 성능 및 전동기 제어 성능이 떨어진다. 본 논문에서는 전류 제어기 출력에서 나타나는 직류 전압 오차를 수식적으로 분석하고 이를 통해 스케일 계수를 추정하여 스케일 오차로 발생하는 2고조파 전류 및 직류 전류 오차를 보상하는 방식에 대해 제시한다.

본 논문에서는 3상 220V/5kVA 소프트스위칭 인버터의 새로운 회로구성을 제안하고 그 동작과 성능을 분석한 내용을 기술하고 있다. 제안하는 소프트스위칭 인버터는 ARCP(Auxiliary Resonant Commutated Pole) 인버터의 회로구성과 유사한 구조이나 이와 달리 LC 공진회로와 Diode 클램프 회로로 구성되어 있다. 이론적인 분석과 실험을 통해 제안하는 인버터의 효율을 분석하고 이를 하드스위칭 인버터와 비교하여 약 1% 정도의 효율 개선이 가능함을 알 수 있었다. 제안하는 인버터는 소프트 스위칭을 위해 소프트스위칭 보조회로와 게이트 드라이버가 추가로 장착되는 점에서 비용적인 경쟁력이 떨어질 수 있다. 그러나 최근 수요가 급증하고 있는 인버터에서 1% 효율 차이는 전력수급의 효율화를 통해 비용 측면에서 경쟁력을 갖을 것으로 판단된다. 또한 소프트스위칭 회로의 컴팩트화와 하드웨어의 최적화된 물리적 배치를 통해 추가의 효율증대가 가능할 것으로 보인다.

To synchronize the distributed generation (DG) unit with the grid, the voltage sensors are generally employed to obtain the grid phase angle. This paper presents an observer-based voltage sensorless control scheme for a three-phase inverter connected to the grid through an LCL filter. The proposed control scheme consists of an augmented state observer and a feedback controller. The augmented state observer is used to estimate the grid voltages and states of the inverter system, which are then employed to determine the grid voltage angle and to construct the feedback controller. As a result of using the observer, only the grid current sensors are required to accomplish the control scheme. The simulation results are given to prove the validity of the proposed control scheme.

This paper presents an improved current control strategy for a three-phase grid-connected inverter under distorted grid conditions. Distorted grid condition is undesirable due to negative effects such as power losses and heating problem in electrical equipments. To enhance the power quality of distributed generation systems under such a condition, a modulated finite control set - model predictive control (MFCS-MPC) scheme will be proposed, in which the optimal switching signals of inverter are chosen by online basis using the principle of current error minimization. In addition, the moving average filter (MAF) is used to improve the phase-lock loop in order to obtain the harmonic-free reference currents on the stationary frame. The usefulness of the proposed MFCS-MPC method is proved by the comparative simulation results under different operating conditions.

Cascaded NPC/H-bridge 인버터의 기존 Level-Shift PWM에서는 한 stack에서 전력 및 손실 불균형이 발생하게 된다. 이에 따라 손실 불균형을 개선하기 위해 새로운 Level Shift PWM을 개발하였고, PSIM 9.14를 통해 기존의 PWM 기법들과 비교 분석 하였다.

계통연계 인버터 시스템은 기존 L 필터보다 낮은 THD를 가지며 저가격의 작은 부피로도 효율적으로 고조파를 저감할 수 있는 LCL 필터를 많이 사용하고 있다. LCL 필터를 가지는 계통연계 인버터의 제어를 위해서는 PI 제어기가 사용되고 있으며 일반적으로 다수의 PI 제어기가 사용되고 있어 많은 제어기 이득을 동시에 설계해야 하는 한계를 지닌다. 본 논문에서는 LCL 필터를 갖는 3상 계통연계 인버터의 상태공간 모델을 이용하여 상태공간에서의 상태 궤환 제어기의 설계기법을 제시한다. 상태 궤환 제어기를 적용함으로서 다수의 PI 제어기 이득을 설계하는 번거로움을 줄일 수 있으며 체계적인 과정으로 제어기가 설계될 수 있다. 제안된 기법의 타당성과 성능이 PSIM 시뮬레이션을 통하여 입증된다.

부스트-인버터 시스템에서 6-스텝 시 토크 리플을 줄이기 위한 방법을 제시한다. 모델 기반의 전압 방정식을 통해 필요한 직류단 전압의 크기 및 위상을 구하고 전류 전향 보상을 통해 전압을 합성한다. 이를 통해 직류단 캐패시턴스를 수 ${\mu}F$까지 낮출 수 있어 캐패시터의 부피 및 비용을 절감할 수 있다. 이러한 최적 해 운전 시 생기는 입력 파워 리플의 문제점을 해결하기 위한 일정 파워 공급 방법을 제시하며 이를 통해 운전영역에 따른 적절한 운전 방법의 선택을 제시한다.

전력변환장치에 널리 사용되는 전해 캐패시터는 그 수명이 상대적으로 짧은 것으로 알려져 있으며, 전력변환장치의 신뢰성 확보를 위해서는 등가직렬저항 또는 캐패시턴스의 추정을 통해 전해 캐패시터의 열화상태를 진단할 필요가 있다. 본 논문에서는 부스트 컨버터에서 평균 모델 기반 디지털 제어를 통해 전해 캐패시터의 캐패시턴스를 추정하는 방법에 대해 연구를 진행하였고, 시뮬레이션과 실험을 통해 그 특성을 평가하였다.

The SCR AC voltage controller controls the magnitude of the output voltage by controlling the delay angle based on the zero-crossing points of the input AC voltage. This paper presents a method to generate digitally SCR gate signal by using AVR in order to minimize the effects of ripples or noises including AC input voltage. The validity of the proposed SCR gate signal generation technique is verified through experiment result.

본 논문에서는 기존의 배풍기 효율을 높이고 크기를 줄이기 위해 임펠러의 속도를 높이는 설계에 관한 연구다. 임펠러 속도는 5500rpm으로 증가시키고 크기는 320mm에서 250mm로 줄였으며 효율과 최대 풍량을 향상키기기 위해 임펠러의 Hub/Tip 비율을 줄이며, 날개각도에 변화를 주는 방식을 제안한다. Hub/Tip 비율이 줄어들면 유량이 통과하는 면적이 넓어지게 되는 효과를 얻게 되고, 임펠러 중심거리에 따른 날개 각도를 변화시키면 풍압과 풍량이 달라지는 효과를 얻게 되어 동일한 rpm으로 회전하는 배풍기의 효율을 높일 수 있다. 설계된 구동용 SRM과 임펠러의 설계에 따른 운전 특성을 시뮬레이션을 통해 해석하고자 한다.

본 논문은 (주)효성 중공업연구소에서 국책과제를 통해 자체 개발한 MMC(Modular Multi-level Converter) type ${\pm}12kV$ 25MVA HVDC 시스템에 대하여 실증단지 구축 및 commissioning test에 대한 소개를 한다. 제주에 구축된 HVDC 실증단지는 국내 유일의 MMC type 전압형 HVDC 시스템이며 11-레벨의 AC 출력 전압을 형성하는 2개의 컨버터가 Back-to-Back 형태로 구성되어 있다. 각 컨버터의 AC 출력단은 각각 계통과 풍력발전단지에 연계되어 풍력발전단지에서 생산된 전력을 계통으로 전송하는 역할을 한다. 주요 AC/DC Yard 기기들로는 AC 고조파 필터, 밸브리액터, DC 리액터, 변압기, CGIS등이 있다. HVDC 의 commissioning test를 위해 IEEE, IEC, Cigre TB 등의 문서들을 종합 분석하여 당사의 시스템에 알맞은 시험절차서와 검증항목을 준비하였다. 본 논문에서는 당사에서 준비한 시험절차서 및 검증항목에 대하여 소개하고자 한다.

본 논문에서는 슬라이딩모드 제어이론을 이용한 디젤엔진발전기의 가변속 제어기법을 제시한다. 부하의 변동에 대해 최적효율 운전점으로 동작시키기 위해 가변속이 필요하며 이를 위해 슬라이딩모드 속도제어기를 설계한다. 시뮬레이션을 통해 제어기의 성능을 검증한다.

본 논문은 철도 차량 구동용 IPMSM 제어를 위한 속도 영역별 PWM 알고리즘을 제안한다. 철도 차량의 고속영역 제어는 인버터 전압 이용률을 최대화 할 수 있는 1-Pulse 제어 기법이 요구된다. 그러나, SPWM을 이용한 비동기 1-Pulse 제어는 출력 전류의 불균형을 초래한다. 따라서, 고속영역 제어를 위해 동기화 시킨 후 SPWM을 이용한 1-pluse 제어는 필수적이다. 본 논문에서는 비동기 모드로 제어를 시작하여 과변조 영역 이전에 지령 전압과 삼각파 주파수를 동기화 시킨 후 고속 영역운전을 하는 PWM 알고리즘을 제안한다. 본 논문에서 제안하는 알고리즘은 시뮬레이션으로 검증한다.

This study deals with output characteristics of a hybrid power generation system for a vehicle such as a crane, a fire engine, and a wingbody. The proposed method obtains the commercial AC voltage of single phase 220V/60Hz by connecting a variable speed three-phase PMSG(Permanent magnetic synchronous generator) and an AC/DC/AC power converter to PTO (Power take off) or hydraulic motor. The proposed system is fabricated and tested to demonstrate the usefulness of the proposed system.

This study deals with an evaluation method for testing the robustness of the 4 kW commercial power electronic cooling system to the thermal environment. The power electronic cooling system consists of a cascaded push-pull DC / DC converter, a three-phase DC / AC inverter, and an electric compressor. The system manufactured by the thermal environment evaluation test (heat distribution test, thermal impact test, high temperature operation test, temperature cycle test, low temperature operation test) for the commercial electric power cooling system for commercial vehicle proves that it is robust against thermal environment.

In the single type mechanical compressor mounted on the refrigerated vehicle, one compressor is responsible for the refrigerator function of the air conditioner and the refrigerator, so it is difficult to maintain a certain refrigeration temperature in the summer. Particularly, in a mechanical compressor using an engine as a power source, the refrigeration quality is deteriorated due to unstable rotation of the engine. In this paper, we propose a three - phase inverter of a dual compressor system that uses an electric compressor separately from a mechanical compressor of a refrigerated vehicle. The output characteristics of the developed inverter were verified through a vehicle air conditioning simulator.

태양광발전시스템은 설비 사용률을 최대화하기 위하여 PV 모듈을 최대 전력점에서 운전하는 MPPT(Maximum Power Point Tracking) 제어가 반드시 필요하다. 기존의 MPPT 알고리즘은 경사법에 기반을 두기 때문에 일정한 MPPT 주기마다 일정한 크기의 PWM Duty 비의 자극을 주고, 그에 따른 출력 전력의 변화를 감지하여 최대 전력점을 향한 다음 운전점을 찾는다. 이러한 MPPT 알고리즘을 실제 날씨 환경에 적용할 때 최대전력을 생산하기 위한 최적의 MPPT 주기와 PWM Duty 비의 변량은 다양한 일사량의 프로파일 형태에 따라 달라진다. 그러므로 최적의 MPPT 주기와 PWM Duty 비의 변량을 결정하기 위해서는 실제 날씨 환경에서 다양한 일사량 프로파일의 패턴에 대한 분석이 필수적이다. 본 논문에서는 대한민국 중부지역의 전형적인 맑은 날씨와 흐린 날씨에서 실제 일사량을 측정, 분석하여 MPPT 목표 효율을 최대화할 수 있는 MPPT 주기를 제시하였다.

태양광 발전에 있어서 실제 태양광 셀 특성은 날씨와 같은 환경 요인에 의존적이기 때문에 다양한 동작 조건에 대한 태양광 셀의 특성을 전력변환장치를 통해 테스트하기 위해 많은 시간과 비용이 소요된다. 이러한 문제를 해결하기 위해 Power Hardware-In-the-Loop Simulation (PHILS) 기술을 이용해 태양광 발전용 전력변환장치 시제품의 테스트 시간 및 비용을 단축할 수 있다. PHILS는 실시간 모의시험장치와 외부 입력이 가능한 전력변환장치로 구성되며, 해당 장치에서 모델의 동특성을 실시간으로 연산하기 때문에 모델이 복잡할수록 고성능 모의시험장치가 요구된다. 태양광 셀 모델의 출력 전압은 수치해석 기법을 통해 계산되고, 수치해석 기법의 종류와 초기 값에 따라 연산 시간 등의 성능이 변화하므로 적절한 기법을 선정하여 모델의 연산시간을 감소시킬 수 있다. 본 논문에서는 수치 해법 분석을 통한 태양광 발전의 PHILS를 위한 태양광 셀 모델의 연산 성능향상 기법을 제시하고, 실제 태양광 발전용 PHILS를 구현하여 실험적으로 제안하는 기법의 성능을 검증한다.

본 논문은 태양광 시스템에서 최대 전력점을 추종하기 위해 듀티 제어와 전류제어를 이용한 두 가지 제어 기법이 적용된 P&O 방식 기반의 MPPT 알고리즘을 구현하였다. 듀티 제어를 이용한 MPPT의 경우에는 P-V 특성곡선을 이용한 방식으로, 태양광 시스템에서 발전되는 전력과 전압의 현재값-이전값을 비교하여 컨버터 듀티 변화를 통해 최대 전력점을 추종하도록 제어하였다. 전류제어 방식은 전력과 전류의 현재값-이전값을 비교함에 따라 전류 지령치를 생성하고, PI 제어기를 통해 컨버터 전류를 제어하는 알고리즘으로써 P-I 곡선의 특성을 이용하였다. 두 가지 제어기법을 시뮬레이션을 통해 구현하고 제어특성을 분석하였다.

태양광인버터는 MPPT 알고리즘, 계통연계 알고리즘 및 단독운전 알고리즘이 동시에 동작하고 있어 제어기를 설계하는데 있어 고려해야 하는 여러 가지 요소들이 존재한다. 태양광 인버터의 제어기를 설계하는 데 주요한 고려요소를 설명하고 제어기 설계 예를 보인다.

본 논문에는 250KW급 에너지저장장치(ESS)를 이용한 일체형 배전용 계통연계 전력변환 장치를 제안한다. ESS는 전력 불안정에 따른 전력 손실을 줄이고 여름과 겨울, 낮과 심야시간의 전력수요 차이로 인한 전력수습의 불안정을 조절할 수 있는 최적의 수단이다. 제안된 배전용 일체형 ESS란 수용가 및 분산형 전원이 연계된 배전선로에 연결되어 조화롭고 안정적으로 운전될 수 있는 전력변환 장치이다. 충전된 전력을 효율적으로 계통으로 보내기 위하여 배전선로 전압제어기술(Statcom) 개발과 분산형 전원의 유 무효 전력제어, 역률 보상기(PF) 등의 기능을 적용하여 시뮬레이션, 프로토 타입 및 현장 시험을 이용하여 성능을 검증하였다.

AC 그리드에 비해 DC 그리드는 전류의 영교차점이 없으므로 사고전류를 신속하게 차단하지 못 한다면 아크나 스파크에 의한 전기화재가 발생하여 큰 피해가 따른다. 본 연구에서는 신속한 차단과 전류 커패시터를 쉽게 충전할 수 있는 구조가 간단한 새로운 DC SSCB를 제안한다. 제안하는 DC SSCB는 단락사고를 모의하여 시뮬레이션 및 실험을 통해 동작특성을 검증한다. 본 논문에서 연구한 DC SSCB는 향후 DC 그리드 시스템의 설계 및 구현에 활용될 것으로 기대된다.

본 논문에서는 태양광모듈과 전력변환장치간의 접속장치로 사용된 전력용 반도체 스위칭 소자의 소프트 스타팅 기법을 통해 초기 돌입전류를 저감하는 알고리즘을 제안하고자 한다. 태양광 모듈의 경우, 릴레이나 DC차단기 등을 사용하여 전력변환장치와 연동하는 것이 일반적이나, 이 경우 태양광모듈의 수명과 접속장치의 전압 강하 및 응답성 등의 문제를 야기한다. 또한, 전력변환장치 출력단의 커패시터에 초기 동작 시 과도한 동일전류가 발생하게 되고 이는 태양광모듈의 과전류 현상을 발생시켜 모듈의 수명과 더불어 퓨즈의 차단 및 발열 등 비이상적인 현상을 발생시킨다. 따라서, 본 논문에서는 이러한 문제점을 해결하고자 스위칭 소자를 사용한 접속장치 적용하였고, 소프트 스타팅 기법을 이용하여 돌입전류를 저감하고자 한다. 제안한 알고리즘의 경우, 시뮬레이션을 통해서 검증하고자 한다.

본 연구는 DQ좌표계를 이용한 다이오드 브리지형 단상 PFC의 고성능 전류제어에 관한 논문이다. 단상전원에서는 일반적인 DQ좌표계를 구성할 수 없기 때문에 3상전원과 같은 동기좌표계상의 전류제어계를 구성하기가 어렵다. 특히 다이오드 브리지형 PFC의 경우 입력전압이 정현파의 절대값 형태로 나타나므로 이상적인 전류제어가 매우 힘들다. 본 연구에서는 위상각이 0~180도만 유지하는 가상 DQ좌표계를 도입하여 동기좌표계상의 전류제어계를 구현함으로써 전류제어성능을 크게 증가시키고 역률을 1로 유지하는 알고리즘을 제안한다.

양극성 직류배전 시스템의 과도상태 응답특성을 향상시키기 위한 방법으로 최근 많은 관심을 받고 있는 모델예측제어는 실제로 구현함에 있어서 DSP와 같은 마이크로프로세서가 많은 연산량을 부담해야 한다. 하지만 현재 사용되는 마이크로프로세서의 성능은 모델예측제어를 구현하기 위한 연산량을 모두 감당할 수 있을 만큼 뛰어나지 않기 때문에, 본 논문에서는 모델예측제어를 구현하는데 필요한 연산량을 감소시킬 수 있는 기법을 제안하였다. 제안한 기법은 PSIM 시뮬레이션을 통하여 검증되었다.

전력계통 주파수를 증대시키면 변압기를 비롯하여 전력변환기의 사이즈는 감소하나 부하에 따른 선로전압 강하가 크게 나타난다. 전력계통의 주파수는 전력전송이 이루어지는 거리에 따라 최적의 주파수로 운용한다면 전체시스템의 구성단가를 낮출 수 있다. 해외에서는 장거리전송을 위해 20[Hz] 전력전송에 대한 연구가 활발히 연구되고 있다. 항공모함과 같은 단거리 전력전송에서는 400[Hz] 전력전송을 사용하고 있다. 본 논문은 배전시스템의 주파수설정에 따른 변압기 및 전력변환기영역에서 장단점을 비교하여 경제성을 분석하여 마이크리드 시스템에 따라 그 적용 타당성을 연구하였다.

본 논문에서는 철도 직류 급전용 싸이리스터 이중 컨버터 전력 시스템의 병렬운전 제어기법을 제안한다. 싸이리스터 이중 컨버터 전력 시스템의 병렬운전 시 발생하는 순환전류 및 전류 불균형은 제안하는 병렬운전 기법을 통해 제어가 가능하다. 또한 제안하는 제어 기법은 동일한 응답을 가지면서 출력 측 전류 센서의 제거가 가능하다. 제안하는 제어기법의 타당성은 10kW급 축소모델의 시험을 통해 검증하였다.

본 논문에서는 새로운 자기 공진형 무선 전력 전송 시스템을 제안한다. 송신부 2개를 배치하여 기존의 1 대 1 자기 공진보다 더욱 넓은 범위를 확보하여 실용성을 높이고자 한다. 동일한 송신부 2개를 배치하여 자기장의 세기를 높임으로써 수신부에 전송되는 전력의 크기 및 거리를 증대시킬 수 있다. 또한, 송 수신코일의 위치에 따라 서로 다른 출력 전력을 위상 제어를 통하여 다양한 범위의 일정한 전력을 제어할 수 있다. 이때 위상천이를 하지 않을 시에 고정된 입력 전류가 흐르게 된다. 하지만 위상천이, 즉 2개의 송신코일에서 전달하는 전류 조절을 시도함으로써 수신 측으로 전달하여 일정한 전력을 얻을 수 있었다. 실험을 통해, 기존의 방식보다 높은 성능을 가짐을 확인하였다.

본 연구는 리튬이온 배터리의 엔트로피를 측정하는 방법인 ETM(Electro Thermodynamics Measurement)을 상용 장비에 적용하는 방법에 관한 것이다. 그리고 엔트로피 측정에 필요한 온도변경시간과 배터리의 relaxation 시간을 최소화함으로써, 측정의 정확성을 유지하면서 측정 시간을 최소화 했다.

A discrete time domain analysis for the slope-compensated buck LED driver is performed in this paper. Based on the analysis, the design guidelines are derived. Experimental results are presented to confirm the design.

본 연구는 기계적 특성을 갖는 소나(SONAR, Sound Navigation and Ranging) 트랜스듀서(Transducer)를 BVD(Butterworth Van-Dyke)모델을 기반으로 하는 전기적 등가 회로로 모델링하며 PSO(Particle Swarm Optimization) 알고리즘을 활용하여 상기 등가 모델에 사용되는 전기적 소자들의 소자값을 추출한다.

태양광 발전의 DC 전압 출력 및 케이블을 이용한 해상풍력 발전과 같은 신재생 에너지 이용이 증대되고 있다. 또한, 에너지의 전력전송 대용량화에 따른 기존의 AC 전력전송 방식을 개선한 DC 전력전송에 대한 연구가 활발히 연구되고 있다. DC 전력전송은 송전선로의 원거리화 및 절연내력의 저감과 같은 장점이 있으나, 전류 차단 시 큰 아크로 인하여 고속차단기 구성이 매우 어렵다는 단점이 있다. 최근에는 DC 전력전송에 있어서 큰 과제인 고속차단을 위해 전자식 차단기에 대한 연구가 이루어지고 있다. 이러한 전자식 차단기를 구성할 경우 차단기 투입 시 큰 돌입전류와 입출력 절연저항이 기존 차단기보다 낮아지는 단점으로 인해 매우 큰 아크가 발생한다. 본 논문에서는 고 전압 대 전류에 적합하고 피크성 전압/전류에 강인한 소자인 SCR을 이용한 전자식 DC 차단기 연구를 진행하였다.

This paper presents the power supply system which is made of three units: the capacitor charging and main pulse unit, simmer power supply unit, and series trigger unit. The capacitor charging and main pulse unit charges the capacitor bank by using the series parallel resonant converter and the generated main pulses apply to the lamp. The series trigger unit ionize the xenon gas located in the lamp and the simmer power supply unit sustains the ionized condition. It means that the lamp lifetime and efficiency are advanced by reducing the number of triggering. Not only the operation of the proposed system but also the performance of each unit will be verified by the experimental results.

본 논문에서는 계통 연계 단상 인버터의 양방향 모드 전환을 위한 새로운 제어 기법을 제안하였다. 일반적으로 DC 측과 AC 측 사이의 전력 흐름은 d-q 동기 회전 좌표계에서 계통 연계 인버터의 전류 지령치에 의해 제어된다. 따라서 전력 흐름의 방향이 변경되면 전류 지령치를 반전하는 것이 일반적이다. 그러나 전류의 급격한 변화를 초래하고 과도상태가 길어지는 등 AC 측의 전력 품질을 악화시킨다. 따라서 본 논문에서는 동기 회전 좌표계에서의 원활한 모드 전환을 위한 향상된 제어 기법을 제안한다. 이론적 분석과 시뮬레이션 결과로 제안된 제어 기법의 타당성을 입증한다.

본 논문에서는 향후 기후환경 변화에 따른 전력변환장치의 특성을 분석하기 위해 전력용 스위치 MOSFET(K3878)를 더블펄스 테스터를 사용하여 턴 온, 오프 손실을 분석하였다. 온도가 증가할수록 스위치의 기생성분들의 변화하기 때문에 밀러턴온 등 원치않는 스위칭으로 인해 사고가 발생할 우려가 있다. 이에 대해 온도에 따른 스위칭 손실을 비교하고, 전력변환장치에 적용하고자 한다.

본 논문에서는 스위칭 타입의 AC LED 구동회로를 제안한다. 제안한 회로는 inverted buck 토폴로지를 기반으로 LED string이 직렬로 연결된 구조를 가진다. 제안한 구동회로는 복수개의 bypass 스위치를 통해 입력 전압 레벨에 따라 LED 전압을 조절해가며 인덕터에 유기되는 전압을 조절함으로써 전류 리플 및 스위칭 주파수를 줄이도록 하였다. 이는 기존 선형 타입의 구동회로에 비해 효율을 향상시키면서 넓은 전압 영역에서 동작시킬 수 있다는 특징이 있다. 기본 구조와 동작원리를 제시하고, $110V_{rms}$ 입력의 LED 구동회로 설계와 모의실험을 통해 타당성을 검증한다.

본 논문에서는 대용량 배터리 모듈이 병렬 연결되어 있는 에너지 저장장치 시스템의 초기 기동 조건시 투입 초기의 전류를 추정할 수 있는 방법을 제시한다. 제안된 방법은 배터리 모듈을 구성하고 있는 리튬 배터리 모듈의 단자 전압 및 배터리 모듈 저항 데이터를 이용하여 병렬 연결하고자 하는 배터리의 전류를 예측하는 방법으로써 배터리 모듈의 기동 투입 가능여부 등 온 오프 시퀀스 로직에 적용할 수 있다.

본 논문에서는 전력 반도체 스위치를 기반으로 한 새로운 구조의 단상 FCL (fault current limiter) 토폴로지를 제안하였다. 제안된 회로는 정상상태 동작 시 손실이 매우 작지만 고장이 발생했을 때 빠른 속도로 증가하는 고장 전류를 효과적으로 제한할 수 있고 기존 FCL과 비교하여 비용을 절감할 수 있는 장점이 있다. 또한 제안하는 토폴로지는 PSIM 시뮬레이션을 통해 성능 및 타당성을 검증하였다.

본 논문은 에너지 저장시스템(ESS)과 무정전 전원장치(UPS)를 하나로 통합한 새로운 하이브리드 ESS-UPS 시스템을 제안한다. 제안하는 시스템은 ESS와 UPS를 하나로 통합함으로써 전력변환 시스템(PCS)의 가격을 줄이고 배터리의 이용률을 높일 수 있다. 또한 기존의 on-line UPS와는 달리 두 종류의 중요부하를 구성할 수 있어 PCS의 용량대비 비상발전 용량을 증대시키는 것이 가능하다. 본 논문에서는 제안하는 하이브리드 ESS-UPS 시스템의 운영 전략 및 급속 모드전환 알고리즘을 제안하며, 5kW급 축소 시작품을 통한 실험 결과로 타당성을 입증하였다.

본 논문에서는 초저온 냉동고용 단상유도전동기의 기동전류저감을 위한 알고리즘을 제안한다. 단상유도전동기의 경우, 스스로 기동이 불가능하므로 다양한 기동방식을 채택하고 있다. 본 논문에서는 커패시터 기동-운전 방식을 사용하고 있으며, 이 경우 기동 시 정격전류의 수배에 해당되는 돌입전류가 발생한다. 이로 인해 커패시터 및 기동 보조장치의 운전성능 및 수명 감소에 직접적인 영향을 미친다. 따라서 본문에서는 기존 운전방식의 변경 없이 단상 인버터를 적용하여 기동전류를 저감하고 운전모드를 전환하는 알고리즘을 제안하고자 한다. 제안한 알고리즘의 효용성은 다양한 실험을 통해서 검증한다.

본 논문은 HVDC컨버터의 사이리스터 밸브 시험용 STC(Synthetic Test Circuit)의 전류원 특성을 개선하기 위한 제어기법을 제안한다. 기존의 저전압-대전류 회로의 보조스위치를 이용하여 사이리스터 밸브의 턴-오프 시 전류 하강 시간을 턴-온 시 전류 상승 시간과 유사하게 제어한다. 제안하는 기법에 대해 설명하고, 시뮬레이션을 통해 제안하는 기법의 타당성을 검증하였다.

유도가열은 전자기 유도현상을 이용하여 금속체를 직접 가열하는 방식이므로 높은 변환 효율로 전기에너지를 열에너지로 변환시킬 수 있다. 현재 널리 사용되고 있는 단조용 유도 가열 전원 장치는 주로 위상제어 정류기를 이용한다. 하지만 입력단의 저 역률 및 입력전류 THD가 높은 단점을 가진다. 따라서 본 논문에서는 이러한 단점을 보안하기 위한 3상 다이오드 정류기와 벅 컨버터를 사용한 고 역률 유도가열 전원 장치를 제안한다.

This paper presents a new current balancing operation for LED using double-step-down dc-dc converter. The two output currents of the proposed converter can be balanced by charge balance condition although the two output resistances are different. In addition, voltage stresses of the switches of the proposed converter are lower than those of interleaved buck converter. To verify the operation of the proposed converter, simulation program is used.

본 논문에서는 배터리 충 방전용 양방향 DC-DC 컨버터의 필터 인덕턴스와 제어특성의 영향을 분석한다. 필터 인덕턴스의 값을 변경하여 기존의 제어기법과 개선된 제어기법에 따른 특성 변화를 3 kW급 양방향 2상 인터리빙 DC-DC 컨버터 회로에 적용하여 분석하였으며 시뮬레이션을 통해서 타당성을 검증하였다.

본 논문은 반도체 변압기에 사용되는 3포트 DC-DC 컨버터의 전력 전달 모델링에 대해서 다룬다. 이 DC-DC 컨버터는 고전압 입력에 대응하기 위해 3L-NPC 구조를 가진다. 또한, 양극성 배전망에 적용하기 위해 3권선 변압기와 2차측에 2개의 하프 브릿지 회로를 사용한다. 본 논문에서는 이 특수한 구조 때문에 발생하는 전력 전달 모델링의 복잡성을 단순화하기 위해 분리 행렬을 도입하였다. 제안하는 컨버터와 모델링의 성능은 시뮬레이션 및 15kW 반도체 변압기 시제품을 통해 검증하였다.

본 연구에서는 전압승압형 컨버터로 동작하는 부스트 컨버터의 최적 제어기법에 대해 서술한다. 부스트 컨버터를 상태평균화 모델을 이용하여 전달함수를 구한 다음, Root Locus와 Bode Plot을 이용하여 시스템 요구사항(Requirement)을 만족시키는 제어기 설계 방법을 제안한다.

In this paper, a highly isolated DC-DC converter is designed as a power supply, and an insulator-molded transformer is used to achieve high insulation performance. Finally, the insulation performance of the power supply was verified by experimental results.

본 논문에서는 새로운 비절연형 3-레벨 고승압 부스트 컨버터를 제안한다. 제안한 컨버터는 기존의 출력 전압 밸런싱 기능을 가지는 3-레벨 고승압 부스트 컨버터에서 스위치와 인덕터의 위치를 변경하여 인터리브드 구조를 적용함으로써 출력전압 밸런싱 기능을 유지하면서 입력 전류의 리플 저감이 가능한 구조이다. 제안한 컨버터를 시뮬레이션을 통해서 검증하였다.

This paper presents comparison of simulation and experiment in thermal analysis of 3-level PFC. Thermal analysis is necessary to optimize the power conversion system to get higher efficiency. Accordingly, analysis via simulation tools and analytic methods is performed to predict the power losses of converter. Consequently, thermal results of 3-level PFC experiment is compared with thermal analysis.

This paper analyzes switching losses and efficiency depending on SiC and Si devices applied in 3-phase AC/DC Converter for Battery Pack Testing System. The switch elements of the 3-phase AC/DC Converter is compared to Si and SiC-based elements and analyzed through comparison of each switching loss by simulation results.

LLC resonant DC-DC converter is widely used in many kinds of applications such as battery energy storage systems, wireless power transfer and high voltage power supply. It is because of characteristics like high efficiency, power density, isolation, wide power level and stability enhancement at high switching frequency. Small signal modeling helps to design controller of the converter by approximating the behavior of nonlinear system with linear state equations. This paper presents comparison between small signal modeling analysis and experimental results of LLC resonant converter.

본 논문에서는 영전류 모드로 진입한 zero voltage transition(ZVT) interleaved bi-direction low voltage DC-DC converter(IB-LDC)의 도통 손실을 최소화하기 위한 위상 제어가 제안된다. IB-LDC의 출력단 배터리가 완충되어 영전류 모드로 진입하면 IB-LDC의 입 출력 평균 전류는 0[A]로 감소하지만 보조 회로 전류는 기존의 설계 값에 의해 감소하지 않아 지속적인 도통 손실을 일으킨다. 따라서 본 논문에서는 영전류 모드로 진입한 IB-LDC의 보조 회로에 ZVT 조건을 만족시키는 공진 전류만 흐르도록 하여 도통 손실을 최소화하는 위상 제어를 제안하였다. 또한 PSIM simulation 및 실험을 통해 증명하였다.

In this paper, a model predictive voltage control (MPVC) for the DC-DC buck-boost converters is proposed. It provides a fast seamless bidirectional control method to maintain the DC grid voltage, battery voltage and current within predefined limits. In addition, an inner current control loop is not employed, so that the bandwidth of controller can be higher compared with the PI controller.

본 논문에서는 태양광 발전 전력을 스위칭 손실 없이 승압하여 밸런싱 회로를 통해 균일하게 전압을 양극성 직류배전망으로 전달하는 시스템을 제안한다. 제안하는 시스템에 대한 컨버터 설계와 제어를 수행하고 이를 PSIM 시뮬레이션을 통해 검증하였다.

최근 개발 및 출시되고 있는 전기자동차(EV) 충전시스템은 3상 AC전원을 입력받아 입력역률개선과 고효율 AC/DC변환을 위한 Interleaved PFC컨버터, Bridgeless PFC컨버터, 3-Level 비엔나정류기(VIENNEA Rectifier) 등의 Topology가 사용되고 있으며, 변환된 DC전압을 입력받아 배터리를 충전하기 위한 절연된 고주파 DC/DC컨버터로 LLC 공진컨버터, 3레벨 컨버터 등이 사용되어 사이즈저감 및 경량화를 꾀하고 있다. 본 논문은 기존 입력역률 개선을 위한 PFC 컨버터와 배터리 충전을 위한 절연형 DC/DC 컨버터 2단으로 구성되어진 충전시스템 대신에 사이즈저감 및 효율개선 그리고 넓은 범위의 출력전압제어(200Vdc~430Vdc)에 대응 할 수 있도록 '단일전력단 3레벨 하이브리드 AC/DC 컨버터'를 제안하였고, 2kW 시제품을 제작하여 실험을 통해 적용 가능성을 입증하였다.

대용량 전력변환기는 가청주파수에 해당하는 낮은 주파수 스위칭 동작으로 전력변환기 구동 시 리액터 소음에 의한 공해를 유발하고 있다. 이러한 리액터 소음공해 제거하기위해 대용량 전력변환기의 높은 주파수 전압을 리액터에 인가할 수 있는 새로운 DC/DC 컨버터 토포로지를 제안한다. 본 논문에서 제안된 토포로지는 다수의 스위치를 병렬로 연결하여 스위치 인터리브 방식에 의한 높은 등가 스위칭 동작 구현이 가능하다. 따라서 제안된 스위치 인터리브 방식은 대용량 전력변환기의 리액터 소음을 제거할 수 있을 뿐만 아니라 리액터용 용량을 저감하여 전력변환기의 에너지 밀도 증대와 단가 감수 측면에서 큰 장점을 갖고 있다.

고압 DC 입력을 갖는 SMPS에서 넓은 입력전압 영역에서 동작하기 위해서는 기존 플라이백 방식으로는 그 한계가 있다. 따라서 넓은 입력전압 영역에서 동작하기 위해서는 2단방식의 SMPS의 적용이 고려될 수 있다. 2단 방식 SMPS를 적용할 경우 각 단 중 1단에만 전압제어를 행하고 나머지 1단은 단순히 DC/DC 트랜스포머 역할을 하게 되면 효율증대를 꾀할 수 있다. 본 논문에서는 전압제어용 DC/DC 컨버터와 DC/DC 트랜스포머용 DC/DC 컨버터를 결합한 SMPS를 제안하고 그 타당성을 검증하였다.

본 논문에서는 다항 모델을 이용하여 인버터의 병렬 운전을 위한 드룹 제어방식을 제안한다. 인버터의 병렬운전을 제어하는 방법 중 통신 없이 유효전력과 무효전력을 이용하여 출력전압의 크기와 주파수를 제어하는 드룹 제어가 많이 사용된다. 기존의 드룹 제어에서는 응답속도를 증가시키면 정상상태 오차가 커지는 문제점이 발생한다. 따라서 본 논문에서는 다항 모델을 이용하여 개선된 드룹 제어방식을 제안하고 시뮬레이션을 통해 검증한다.

분산 발전에 사용되는 PCS는 계통연계 운전 및 독립 운전을 할 수 있어야 한다. 운전 모드 전환 시 발생하는 과도 상태를 최소화하기 위해 무순단 절체 기능이 필요하다. 이 기능을 위해서 계통 이상 유무에 대한 검출이 빠르게 이루어져야하기 때문에 PLL 알고리즘이 중요한 역할을 한다. 본 논문에서는 운전 모드 전환 시 무순단 절체 관점에서 PLL 알고리즘들을 시뮬레이션을 통해 비교하고 이를 바탕으로 적절한 PLL 알고리즘에 대해 고찰한다.

본 논문에서는 직렬로 결합된 세 개의 커패시터를 입력 전압원으로 하는 7-레벨 인버터의 입력 커패시터 전압이 불균형을 이루는 원인을 분석하고 전압 균형 제어를 적용하여 7-레벨의 출력 전압을 생성하는 방법에 대하여 제안한다. 직렬로 결합된 커패시터에서 전압 불균형이 발생되는 기본적인 원인은 커패시터의 충 방전 시간에 대한 불평형이며 이는 양방향 제어가 가능한 스위치의 ON/OFF 듀티폭 제어를 통해 해결이 가능하다. 제안하는 제어법의 타당성 검증을 위해서 제안하는 전압 균형제어 적용 전후에 대한 시뮬레이션 및 실험 결과를 제시한다.

Cascaded H-bridge 멀리레벨인버터는 출력전압 레벨 수를 증가시켜 고전압 응용이 가능하도록 하는 전력변환장치로 모듈화 특성이 우수하여 그 활용 범위를 넓혀가고 있다. 출력 전압레벨 수를 증가시켜 보다 정현파에 가까운 양질의 출력전압을 생성하기 위해서는 스위칭 소자와 입력 전압원 개수의 증가로 인해 회로구조와 제어방법이 복잡해지는 문제가 발생한다. 하지만 스위칭 여유율(Redundancy)에 따른 대체 스위칭 패턴의 적용으로 전체 시스템의 신뢰성을 개선시킬 수도 있다. 본 논문에서는 고장나무 분석을 통해 Cascaded H-bridge 멀티레벨 인버터의 위험도를 계산하고 스위칭 여유율과의 관련성을 분석하고자 한다.

본 논문은 전압형 HVDC 시스템의 기술 동향에 대하여 설명하고 있다. 전압형 HVDC 시스템은 무효전력소모가 있고, 전류형 HVDC 시스템은 무효전력 소모가 없기 때문에 시스템의 구성과 제어에 많은 차이를 보이고 있다. 본 논문은 이러한 현황을 요약 정리한 논문이다.

최근 자동차 산업의 연구개발의 핵심화두는 효율성 제고 및 NVH(Noise, Vibration, Harshness) 개선에 있다. 특히나 많은 부품들의 개발에 있어서 운전자의 운전 편의성을 높이는 성능적인 지표 외에도 운전자가 느끼는 소음, 이상 진동에 대한 감성성능에 대한 소비자의요구도 높아지고 있다. 이러한 경향에 맞추어 자동차 각 부분의 소음저감, 효율향상을 고려한 설계에 대한 연구가 활발해지고 있다. 많은 자동차 부품들에 모터가 사용되고 있으며, 특히 차량용 쿨링팬의 경우 모터를 사용하여 차량 운행 시 발행하는 (배터리의 온도를) 적절한 수준으로 유지시켜주거나 친환경 자동자차 배터리를 쿨링 하는 역할을 한다. 대다수의 쿨링팬 모터로 BLDC모터가 많이 사용되며 이는 전통적인 제어 방법인 구형파제어를 사용하고 있다. 본 논문에서는 저전압 배터리의 전원을 사용하여 BLDC 쿨링팬을 안정적으로 구동할 수 있는 제어기를 개발하였고, 소음저감 및 높은 효율을 위하여 정현파로 제어하는 기법을 적용하였다. 개발된 시작품의 성능 시험을 통해 그 결과를 검증하였다.

유도전동기는 속도 제어가 어렵기 때문에 이를 위한 고가의 벡터제어 인버터가 널리 사용되어 왔다. 이 때문에 최근에는 이를 저가화하기 위하여 제어 알고리즘이 단순하고 구현이 용이한 직접토크제어 방식에 대한 연구가 이루어지고 있다. 한편으로 소용량의 저전력 응용 분야에서는 기계적으로 구조가 단순하고 가격이 저렴한 2상 유도전동기를 적용하려는 노력이 활발해지고 있다. 2상 유도전동기용 인버터의 대표적인 토폴로지는 3상 IPM 소자를 그대로 이용할 수 있는 3레그형이다. 그러나, 3레그형 인버터에서는 출력 전압 벡터가 비대칭 육각형의 형태로 나타나므로 2상 유도전동기에 이러한 직접토크제어 방식을 적용하면 전동기의 발생 토크에 리플이 증가하는 문제가 있다. 본 논문에서는 3레그형 인버터를 사용하는 2상 유도전동기에 직접토크제어 방식을 적용하고 이때 문제가 되는 전동기의 토크 리플을 저감하는 방법에 관하여 연구하였으며, 이것의 유효성은 시뮬레이션을 통하여 유효성을 검증하였다.

차세대 고속 이동수단에 필요한 고전력 전동기에 대한 관심이 꾸준히 증가하는 추세이다. 본 논문에서는 고전력 동기전동기(PMSM) 구동에 필요한 전력 인버터의 제어 및 센서리스 제어기법을 적용한 자속 기준 제어(Field-oriented control)를 시뮬레이션을 통해 입증하였다. 고전력에서 인버터 스위치의 전력부담을 줄이기 위해 3-레벨 인버터를 설계하고, 벡터 제어 SVPWM 방식을 적용하였으며 고전력 및 고속 PMSM의 파라미터에 맞추어 센서리스(sensorless) 제어기를 설계하였다. 센서리스 제어에는 모델 기준 적응 시스템(MRAS)을 통해 속도 및 위치를 예측하여 모터를 제어하는 방식을 적용하였다. 가속시 5초간 가가속도 값을 적용하여 필요 토크 및 속도제어를 Matlab/Simulink에서 설계 및 구현하고, 예측속도와 실제 모터속도는 최대 0.01 rad의 오차를 나타났고, 67초 동안 목표 속도 500 rad/s까지 가속함을 확인하였다.

최근에 자동차의 고급화 추세에 따라 안정성 및 실내 정숙성이 요구되고 있다. 이 때문에 자동차의 차량 부품에 대한 소음규제가 강화되고 있으며, 학술적으로도 소음 및 진동에 관한 연구가 활발해지고 있다. 연료 펌프도 이러한 부품 중의 하나인데, 현재 자동차의 연료 펌프에는 구형파 전류 운전 방식을 사용한 BLDC 모터가 적용되고 있으나 이는 전동기 코일의 전류가 급격히 증가 또는 감소함에 따라 심한 전기적인 소음을 발생시킨다. 본 논문에서는 이러한 BLDC 모터의 전기적인 소음을 줄이기 위해 정현파 전류로 구동하는 벡터제어 방식을 사용하는 것을 제안하였다.

본 논문에서는 불연속 캐리어 변조 방법을 이용한 매트릭스 컨버터의 전압 변조 방법을 사용하였다. 제안한 방법을 통해 출력 전압을 합성하고, 역률 1의 정현파를 갖는 입력 전류를 얻을 수 있다. 그리고 고차 고조파로 인한 문제를 방지하기 위해 입력 필터를 설계한다. 마지막으로, 제안한 방법을 유도전동기의 V/F 제어에 적용하고, PSIM을 이용한 시뮬레이션 결과를 통해 그 타당성을 검토하였다.

넓은 범위의 토크-속도 특성을 가지는 직류기는 소형에서부터 대형까지 다양한 산업분야에서 폭넓게 사용되고 있다. 이러한 직류기 중 영구자석으로 자기장을 형성하는 영구자석 직류기 (Permanent magnet dc motor, PMDC motor)의 제어방식에 대해 비교 분석했다. 가장 대중적으로 사용되고 있는 진폭 변조 방식 (PWM, Pulse Width Modulation)과 벅-부스트 컨버터 (Buck-Boost converter)를 이용한 직류기 제어 방식에 대해 비교했다. PWM 방식은 인버터를 이용하여 펄스폭을 변조하였고, 벅-부스트 컨버터를 이용하는 방식은 스위치의 듀티비를 제어하여 직류 전압의 크기를 조절하였다. 시뮬레이션 결과 벅-부스트 컨버터를 이용한 방식이 PWM 방식보다 5 rad/s 까지 정착 시간은 54.4 % 단축되었지만, 전력 소모는 194 % 증가하는 결과를 얻었다.

In an electric vehicle driving system, the regeneration power charging the battery with electricity is applied as the driver controls the brake. This paper is proposed a torque compensation algorithm that can regenerate due to extend regeneration area at the low speed of EV system. In order to verify the proposed method, PSIM simulation is performed and it is confirmed that regeneration occurred the proposed method is regenerated at low speed by comparing the existing method with the proposed method.

본 논문에서는 매입형 영구자석 동기전동기(Interior Permanent Magnet Synchronous Motor, IPMSM)의 전압각 제어 시에 최대 토크 운전에 필요한 전압각(Optimal Voltage Angle)을 얻기 위해 IPMSM의 설계에 따른 최적 전압각을 속도 영역에 따라 분석하였다.

In regenerative mode of an IPMSM control system without a bi-directional DC-DC converter, the 3-phase PWM inverter charges the battery. At this time, the regenerative torque reference for braking must output the proper torque reference to charge the battery. This paper proposed a regeneration control method that controls the voltage and current of the battery through CC-CV control at the regenerative braking torque corresponding to the driver's brake control.

마이크로 스텝제어를 적용한 스텝 모터는 가격대비 성능이 다른 전동기에 비하여 우수하기 때문에 다양한 산업분야에 광범위하게 사용된다. 큰 감속비를 갖는 응용분야에서는 1000 [rpm]이상의 고속운전이 필요한 경우가 빈번하게 발생하며 이 경우 마이크로 스텝제어가 현실적으로 불가능하다. 본 논문에서는 고속운전이 가능한 고정밀 위치제어용 스텝 모터 제어 알고리즘에 대한 연구를 진행한다. S커브 형태의 위치 프로파일을 적용한 고성능 위치 제어를 위해 마이크로 스텝제어를 적용하여 위치제어를 수행하며 고속 이동시에는 기본 스텝제어로 제어방식을 절환하는 하이브리드 운전 기법을 제안한다.

본 논문에서는 전기자동차의 1회 충전 주행거리 연장 및 연비 향상을 위하여 주요 운전 영역에서의 평균효율 극대화를 할 수 있는 다단 변속 회로를 제안하였다. 제안한 회로는 Thyristor를 이용한 직 병렬 변속회로로 구성되어 있다. Thyristor의 특성으로 인해 과도상태 없고 끊김없는 변속이 가능하여 추가적인 스너버회로가 필요 없으며, 낮은 스위치손실로 인해 AC전동기 시스템의 고효율 및 경량화를 기대할 수 있다. 제안한 다단변속 시스템의 타당성을 검증하기 위하여 1kW 급 시작품 1대를 AC전동기와 연계하여 변속 동작을 검증하였다.

영구자석 동기전동기 구동 인버터 시스템 내 스위치 고장은 다양한 조합으로 발생한다. 특히 스위치 개방고장의 경우 다른 전기 부품에 과전류를 유발하여 전체 시스템에 심각한 2차 손상을 초래한다. 본 논문에서는 개방고장 진단 알고리즘의 복잡성을 완화하기 위해 고장 그룹을 분류하여 고장 발생 시 false alarm의 영향을 받지 않고 간단하고 체계적인 방식으로 고장을 식별할 수 있는 기법을 제안한다. 스위치의 개방 고장으로 영구자석 동기전동기 구동 시스템 내 PWM 전압원 인버터의 신뢰성을 향상시키기 위해 3중 스위치 개방고장 진단 및 검출 기법을 제시한다. 제안된 기법은 기존의 개방고장 진단방법과 달리 정보처리를 위해 Moving Filter를 사용함으로써 연산부하를 증가시키지 않고 신속한 고장 검출이 가능하며 별도의 하드웨어 구성없이 구현이 가능하다. 제안된 기법의 안정성과 유효성이 시뮬레이션을 통해 입증된다.

본 논문에서는 전동기 토크리플 및 효율 개선을 위해 부정확한 엔코더설치로 인한 초기위치의 오차검출, 각도/전류 정보를 이용한 데드타임 보상과의 상관관계에 대해 시뮬레이션 해석 및 실험을 통해 유효성을 검증한다.

납축전지는 충전특성 곡선에 따라 정전류 충전 구간과 정전압 충전 구간으로 나누어 충전 동작을 수행하는 것이 바람직하다. 그러나 플라이백 컨버터를 사용한 저가형 배터리 충전기에서는 컨버터 회로의 1차측과 2차측의 절연을 유지하면서 이러한 2가지의 제어를 수행하는 것이 기술적으로 어려울 뿐만 아니라 회로가 복잡해지므로 현실적으로는 간편하게 정전압 충전만을 사용하는 경우가 대부분이다. 이처럼 정전압 충전만을 사용하게 되면 납축전지에 큰 충전 전류가 흐를 수 있으므로 축전지의 발열이나 수명 단축 등의 문제를 야기할 수 있다. 본 논문에서는 마이크로컨트롤러에 의해 제어되는 디지털 가변저항을 사용하여 실시간으로 전압 피드백을 조절하는 방법으로 정전류 제어가 가능한 새로운 정전류 및 정전압 충전 방식을 제안하였으며, 직접 실험을 통하여 유효성을 확인하였다.

본 논문에서는 고전압 프로브 시험용 100kV, 1kW의 DC 전원장치 설계에 관하여 소개한다. 설계되는 DC 전원장치는 연속 도전모드로 동작하는 LCC 공진형 컨버터 토폴로지가 적용되며, 적용된 LCC 공진형 컨버터는 고전압 전원장치에 필연적으로 발생하는 Arc로 부터의 보호동작이 우수한 전류원 성질을 가지면서 스위칭 손실을 줄일 수 있고, 정격 부하 조건에서 고효율을 달성할 수 있는 장점을 가진다. 또한 고전압 다이오드 스텍의 기생 커패시턴스를 병렬 공진 커패시턴스로 이용함에 따라 추가적인 고전압 커패시터의 사용 없이 LCC 공진을 구성할 수 있는 특징을 가진다. 본 논문에서는 이러한 LCC 공진형 컨버터 토폴로지를 고전압 전원장치에 적용하였을 때 장점을 설명하고, 시뮬레이션 결과를 통하여 설계된 컨버터의 타당성과 우수성을 설명한다.

The kicker modulator was upgraded and installed in 1995. The PLS-II injection kicker modulator is configured with series resonant circuit. A total of four kicker magnets are used to distribute the normal storage ring beam orbit toward the septum magnet wall. Only one kicker modulator is used to drive the four kicker magnets. It is not adjust the current magnitude and timing of magnets. During the kicking, the beam has oscillation of 2 mm horizontal direction and $200{\mu}m$ vertical direction in present injector system. Our goals is to decrease the oscillation less than $300{\mu}m$. To give balanced current for all four magnets and to have precise timing between magnet current, we have plan to divide kicker power supply into four individual power supply. In this paper, the design of new individual kicker power supply and Fabrication of the new injector system is presented.

본 논문은 에너지저장(ESS : Energy Storage System) 기능을 갖는 1,200kVA급 모듈형 하이브리드 무정전전원장치(UPS : Uninterruptible Power Supply)에 관한 것이다. 제안한 모듈형 하이브리드 UPS는 평상시에는 무정전전원장치의 기능을 수행하면서 잉여 전력을 미리 배터리에 저장하였다가 첨두부하시 또는 전력 부족시 에너지저장 기능을 하여 전력을 조절할 수 있다.

본 논문은 미래 녹색에너지원으로 주목받는 핵융합에너지 개발 장치인 한국형 초전도 핵융합 연구로(KSTAR : Korea Superconducting Tokamak Advanced Research)의 가열장치인 중성입자빔(NBI : Neutral Beam Injector) 장치를 소개하고, 2016년 KSTAR 실험에서 빔 에너지 90/70/80 keV, 빔 출력 3.81 MW, 70.6초의 최대 장 펄스와 빔 에너지 95/90/90 keV, 빔 출력 5.13 MW, 10.6 초로 입사 운전한 NBI 장치 실험 결과를 정리한다.

최근 통신 기술의 발달과 대용량화에 의하여 UPS장비를 모듈화하여 용량 증설 시 모듈을 추가로 설치하는 모듈형 UPS의 수요가 증가하고 있다. 모듈형 UPS는 용량 증설 및 수리 시 모듈 교체로 가능하고 높은 전력 밀도를 갖는 장점이 있다. 이러한 특징을 갖는 모듈형 UPS개발을 위해서는 병렬 제어가 필수이다. 본 논문에서는 저항성의 선로임피던스를 고려한 수하(Droop)제어를 이용하여 단일 모듈 33kVA를 최대 6대 병렬운전하여 총 200kVA로 동작하는 Module형 UPS의 병렬 운전기법을 제안한다.

본 논문은 Integrated Magnetics(IM)을 적용한 3-레벨 LLC 공진형 컨버터를 제안한다. 제안된 3-레벨 LLC 공진형 컨버터는 스위치 내압이 입력전압의 절반으로 보장되므로 스위칭 손실을 대폭 저감할 수 있어 고주파수 구동에 유리하다. 이에 따라 제안 회로는 리액티브 소자 저감에 유리하나, 회로 동작 상 2개의 공진 인덕터와 1개의 트랜스포머가 요구되는 단점이 있다. 이를 위해 본 논문에서는 자화 인덕터로 공진 인덕터를 대체하는 동시에 모든 자기 소자를 하나로 통합할 수 있는 새로운 IM을 제안하고 그 타당성 검증을 위해 인덕턴스 모델을 통한 이론적 분석과 350W-800kHz급 시작품 제작을 통한 실험결과를 제시한다.

본 논문은 자유 피스톤 엔진에 적용되는 단상 선형발전기용 전력제어시스템에 관한 연구이다. 자유 피스톤 엔진 선형발전시스템은 피스톤의 움직임을 구속하는 기구가 없기 때문에 기계적 마찰 손실이 적고 상사점 도달 시간이 짧아 에너지 효율측면에서 기존의 피스톤 엔진보다 유리한 기술이다. 하지만, 자유 피스톤 엔진의 경우 초기 기동 할 수 있는 동력원이 필요하며, 단상 선형 발전기의 경우 짧은 스트로크 및 낮은 속도로 인해 인덕턴스가 크게 설계 되어, 높은 인덕턴스로 인한 전류의 위상 지연으로 역률이 낮아지게 되고, 응답성이 떨어지는 문제점을 가지고 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위해 본 논문에서는 역률 보상 및 응답성을 높일 수 있는 자유피스톤 엔진용 단상선형발진기용 전력제어시스템을 제안한다.

기존의 전력 시스템에서 큰 부피를 차지하는 계통 주파수(50/60Hz) 변압기를 대체하기 위해서, 최근 전력용 반도체 변압기 SST(Solid State Transformer)에 대한 연구가 많이 수행되고 있다. AC/DC 컨버터는 높은 시스템 입력 전압에 대응 가능한 기존의 다양한 멀티레벨 컨버터 중 CHB (Cascaded H-bridge) 컨버터는 시스템 모듈화의 용이성과 상용 소자의 정격전압을 고려했을 때 반도체 변압기 시스템에 가장 많이 적용되고 있는 토폴로지이지만 각각의 H-bridge 컨버터 DC-link 전압의 불평형 문제가 발생한다. 본 논문에서는 CHB 컨버터의 전압 불평형을 해결하기 위하여 추가적인 센서가 필요없는 간단하고 실용적인 전압 불평형 보상 제어기를 제안한다.

This papaer is study on thermal analysis of the active-front-end(AFE) rectifier for solid-state-transformer(SST) applications. finite element analysis simulation model is combined by switching component model, power diode and heat-sink model. thermal model is calculated by computer program and feedback the result. using simulation result analysis switching loss and compare to thermal diffusion of the heat in the model for steady-state operation.

본 연구는 독립 운전 모드의 P+MR 기반의 전압제어기의 계통 동기화 방식을 조사한다. 계통 복전 후 계통과의 재연결을 위한 계통 동기화가 고정자 좌표계하에서 제어가 수행되는 경우, 독립운전하에서 정전압, 정주파수를 가지는 교류 지령 전압은 계통 전압으로 대체되는데 이 부분에서 고정자 좌표계 제어하의 현재 출력 전압과 계통 전압의 위상 차이에 기인하여 상당한 전압 오차가 발생할 여지가 있고 이러한 전압 오차 발생은 심각한 전압 과도 상태를 야기할 수 있게 된다. 추가적으로, 인버터의 출력 단에 연결된 부하가 비선형 부하라면 부하에서 생성되는 고조파에 기인하여 위에 언급된 전압 과도 상태가 더욱 심각해질 수 있다. 본 논문에서는 위에 언급된 문제를 해결하기 위한 대책으로 독립 운전 모드하에서의 전압 제어를 위해 사용되는 P+MR 제어 기반의 비선형 부하를 고려한 매끄러운 계통 동기화 방식이 제안되었다. 제안된 매끄러운 계통 동기화 방식은 실험 결과를 통해 검증된다.

본 논문에서는 지능형 반도체 변압기를 구성하는 Dual Active Bridge (DAB) 컨버터와 계통 연계형 인버터와의 연결에 따른 임피던스 영향을 분석하기 위해 컨버터의 입력 임피던스와 인버터의 출력 임피던스 각각에 대한 전달함수를 분석하고자 한다. 이를 통해 인버터와 컨버터 간의 임피던스 영향을 이론 분석과 모의 시험을 통해 확인하고, 제어기의 설계 방향을 제안하고자 한다.

본 논문에서는 계통연계 인버터가 액티프 파워 필터로 동작할 때 비선형부하에 의해 발생하는 고조파를 보상하는 제어기 설계에 대해 다룬다. 고조파 보상 기능을 포함하는 계통연계형 인버터의 제어기는 PR제어기 기반의 멀티루프 전류제어기를 사용한다. 각각의 제어기는 시스템 특성 및 안정도를 고려하여 설계되고 시뮬레이션 및 실험으로 타당성을 입증한다.

본 논문에서는 배터리 팩 시험기에 사용되는 토폴로지인 3상 양방향 풀 브릿지 컨버터의 CC-CV 최적 설계에 대해 제안한다. 대용량 배터리 팩 시험기를 구성하는 소자들은 높은 정격이 요구되고 그에 따라 부피가 커지는 단점이 있다. 이러한 단점을 3상 양방향 풀 브릿지 컨버터를 사용하여 보완을 할 수 있지만 까다로운 회로 해석이 요구된다. 이 배터리 팩 시험기에 사용되는 복잡한 토폴로지를 스위칭 방식에 따라 간단하게 모델링하고, 그에 맞게 정전류 및 정전압 제어 시뮬레이션을 수행하여 얻은 결과를 통해 타당성을 검증하였다.

In this paper, adaptive prefiltering method is proposed for reduction of dc-link ripple in cascaded NPC/H-bridge system. Under non-linear load such as electric machine or harmonically distorted conditions, dc-link capacitor voltage with harmonics is inevitable result. In terms of reducing dc-link ripple, prefiltering method combined low pass filter with multiple second order generalized integrator is proposed. Proposed prefiltering method effectively reduces harmonics of dc-link ripple and improves characteristic of THD, simulated by using MATLAB R2014a and PSIM 9.1.4.

본 논문은 위치 제어 시스템의 기계 제정수 추정 알고리즘을 제안한다. 추정 대상 제정수는 관성모멘트와 점성 마찰계수, 쿨롱 마찰계수이다. 제정수 추정에 대한 오차를 줄이기 위해, 적분 연산과 정현파의 위치 명령을 사용하였다. 시뮬레이션 및 실험을 통하여 이의 유효성을 입증하였다.

본 논문은 계통연계 10kW급 3레벨 태양광 PCS(Power Conditioning System) 게이트 드라이버 설계에 대해 서술하였다. 게이트 드라이버는 DSP로부터 신호를 받아 정해진 시간에 IGBT의 게이트에 문턱전압 이상의 전압을 공급하여 IGBT의 게이트를 구동해 주는 역할을 한다. 게이트 드라이버는 간결한 회로의 사용으로 에너지 손실과 제작비용을 최소한으로 저감해야한다. 설계된 10kW급 3레벨 태양광 PCS 게이트 드라이버의 파워부는 15V 전압을 받아 PSIM 시뮬레이션을 통해 확인하였고 이를 실험하여 이상 없이 동작함을 검증하였다.

본 논문에서는 3상 PWM 전압형 컨버터의 LCL필터 설계기법을 제안한다. 3상 전압형 컨버터는 스위칭으로 인한 고조파를 함유하고 있기 때문에, 입력측 고조파 감소를 위한 수동필터가 필수적이며, 용량, 입력역률, 입출력 조건 등 여러 가지 파라미터를 필요하기 때문에 설계하는 데에 어려운 단점이 있다. 이에 본 논문에서는 LCL필터의 최적 설계기준을 제안하며, 이에 대한 유효성을 입증하기 위해 PSIM 시뮬레이션을 통해 검증한다.

본 논문에서는 환경 시험 중 한가지 방법인 진동 시험(Vibration test) 프로파일을 적용하여 고출력 리튬이온18650 셀(cell)에 물리적인 진동을 가하고 진동 시험 전 후 고출력 리튬이온 18650 셀의 전기적 특성 기반 내부 파라미터를 추출하였다. 통계적 기법인 상관 관계 및 대응 표본 t 검정을 적용하여 내부 파라미터인 방전 용량(discharged capacity), 방전 저항(discharged resistance), OCV(open circuit voltage) 간의 관계 및 변화를 비교 분석하였다.

본 논문에서는 리튬 인산철 배터리($LiFePO_4$)의 내부 파라미터 추출 방법으로 전기화학적 기반인 정전류식 간헐적 적정 테크닉(galvanostatic intermittent titration technique;GITT)을 사용하였다. 배터리 관리 시스템(battery management system;BMS) 알고리즘의 기본적으로 들어가는 충방전 저항을 미세 구간으로 나누어 볼 수 있다. SOC(state-of-charge)에 맞는 저항 성분을 찾을 수 있고, 미소 용량 정보를 알아내어 특정 SOC 구간에서의 LFP 배터리 최적 운용 구간을 알 수 있다.

배터리팩의 우주용 어플리케이션은 인공위성 및 발사체로서, 인공위성의 동력원 및 발사체의 순간적인 전력공급을 목적으로 한다. 이 때, 어플리케이션의 요구조건(고전압 및 고용량)에 따라 배터리팩은 리튬계열 셀의 직병렬조합으로 구성된다. 결국, 안정적이고 효율적인 배터리팩의 운용을 위해서는 셀의 고도화가 요구되며, 이의 첫걸음은 셀의 인증(qualification)이라 할 수 있다. 그러므로, 본 논문에서는 인공위성 및 발사체에 사용되는 우주용 셀 인증을 소개하고 이의 비교 분석을 실시한다.

기존의 리튬계열 전지의 한계성을 극복하기 위해 전 세계적으로 차세대전지(new-generation battery)가 연구되고 있다. 이 중, 알루미늄이온(Aluminum-Ion) 배터리는 저렴한 가격과 고용량 가능성으로 큰 각광을 받고 있다. 이에, 본 논문에서는 향후 전기자동차(EV)와 에너지 저장장치(ESS)에 사용이 기대되는 알루미늄이온 배터리를 소개하고, 이의 직접 제조 및 전기화학적 특성분석을 실시하였다. 이를 통해, 기존 리튬계열 전지와의 유사성 및 차이점을 파악하고 어플리케이션의 적용 타당성을 판단하였다.

가장 대표적인 연료전지인 고분자 전해질 연료전지(PEMFC; polymer electrolyte membrane fuel cell)은 두 개의 전극으로 이루어지며, 각 전극(electrode)에 공급되는 수소(anode)와 공기(cathode)의 원활한 반응을 위해 촉매(catalyst)로서 백금(Pt)을 사용한다. 이 때, 촉매의 실험 조건에 따라 연료전지 두 전극의 반응이 달라지므로 촉매의 가변성 즉, 가변적인 전극 조건에 따른 전기화학적 특성이 면밀히 분석되어야 한다. 그러므로, 본 논문에서는 촉매의 변화에 기인한 가변적인 전극 특성에 따른 연료전지의 전기화학적 특성 분석을 실시하였다.

다른 리튬계열 전지와 달리, 인산철($LiFePO_4$) 배터리는 중간 동작 영역에서 개방전압(OCV; open-circuit voltage)의 히스테리시스(hysteresis) 영역이 존재한다. 그러므로, 인산철 배터리 관리시스템, 특히 충전상태(SOC; state-of-charge)와 수명상태(SOH; state-of-health)의 정확한 모니터링을 위해서는 OCV의 정밀성이 요구된다. 본 논문에서는, 충전 및 방전 OCV-SOC의 SOC 간격에 따른 인산철 배터리의 SOH를 비교하기 위해 전기적 등가회로 모델(ECM; electrical-circuit modeling)적응제어 알고리즘 기반 실시간 내부저항(DCIR; direct current internal resistance)을 모니터링 하였다.

신재생 에너지를 포함한 마이크로그리드가 활성화 되면서 한 장소에 DC 전력과 AC 전력이 혼재하여 서로 연관이 되는 경우가 빈번히 발생하고 있다. 이 경우 PMS(Power management system) 측에서 AC 전력뿐만 아니라 DC 전력에 대한 정보요구가 증대되고 있다. 따라서 본 연구에서는 AC 전력 및 DC 전력을 동시에 계측할 수 있는 마이크로 그리드용 원격 전력계측기를 개발하여 그 성능을 검증하였다. 또한 전력계 사용 시 결선방식과 전류 상을 자동으로 인식하는 방식을 제안하여 일반인도 쉽게 전력계측을 할 수 있는 알고리즘을 제안하였다.

최근 수요관리를 통한 '효율적인 전력수급' 패러다임이 한창 이루어지고 있으나 신재생에너지원과 Time-shift가 가능한 ESS와 같은 최신 신설 장비를 이용한 전력운용이 대부분이다. 그러나 추가전력 설비 구축 없이 비상발전기 전력으로 에너지 수급에 적극 활용한 방안이 필요하다. 본 논문에서는 기존 비상발전기를 이용한 적극적인 전력수급이 가능한 발전기 계통연계를 위한 싱크로나이즈 시스템을 개발하였다.

디지털 계측기는 전압 또는 전류 한주기에 대하여 여러 번 샘플링 하여 실효치를 구하고 위상은 전압영점에서 카운터를 시작하여 전류 영점에서 그 카운터의 값에 의해 전력을 구하는 것이 일반적이다. 그러나 계측대상 주파수가 샘플링 주파수와 유사한 경우 사실상 전력 계측이 불가능하게 되는 취약점을 안고 있다. 따라서 본 논문에서는 계측대상 주파수가 샘플링 주파수와 유사한 경우 샘플링 시프트 기능을 사용하여 계측하는 정규화 기법과 이를 이용하여 DFT를 사용하여 각 차수의 고조파 성분을 분석할 수 있는 알고리즘을 제안한다. 또한 제안된 방식을 Psim을 이용한 시뮬레이션을 통하여 그 타당성을 검증하였다.

DC 전력전송은 송전선로의 원거리화 및 절연내력의 저감과 같은 장점이 있으나, 전류 차단 시 큰 아크로 인하여 고속 차단기 구성이 어렵다는 큰 단점이 있다. 최근 소용량 DC 전력전송에 있어서 큰 과제인 고속차단을 위해 전자식 차단기에 대한 연구가 이루어지고 있다. 본 연구에서는 변압기와 결합한 SCR을 이용한 새로운 전자식 차단기를 제안한다. 제안된 방식은 SCR 오프시 변압기를 이용하여 SCR에 역전압을 인가하므로 전류를 소호하는 방식이다. 또한 Psim을 이용한 시뮬레이션을 통하여 제안된 방식의 타당성 검증하였다.

수도권 부하의 집중과 원거리 발전단지 위치는 우리나라 전력전송의 문제점이며, 전압형 HVDC 적용이 전력전송 문제의 대안이 되고 있다. 초기투자비가 높은 전압형 HVDC 사업의 경제적 타당성 확보의 방법은 기존 시장접근법의 부가가치 편익반영 외에 다른 각도의 다양한 편익산정법의 제안이 필요하다. 본 논문에서는 전압형 HVDC 사업 타당성 확보를 위한 피해비용저감방식의 다양한 편익을 도출하고 경제적 타당성을 제시하였다.

본 논문은 다수의 국외 시장 전망 보고서를 기반으로 최근 해외 도입 및 국내 구축 예정인 DC 배전 시장 동향과 경제적 효율성을 분석하였다. 분석 방법은 3가지 시나리오에 따라 2030년까지의 시장 규모 추이를 예측하고, DC 배전을 구성하는 배전용 전력기기의 시장 규모를 도출하였다. 또한 시장점유율, 부가가치율, 온실가스 감축 등의 요소를 적용하여, 세계 시장에 대한 국내 기업 점유율에 따른 DC 배전의 편익을 계산하였다. 그 결과 2030년 기준 DC 배전 시장 규모의 긍정적 확장성을 예측할 수 있었으며, DC 배전용 전력기기 시장 규모와 이에 따른 경제적 편익을 확인하였다. 추후 연구에서는 DC 배전 시장을 구성하는 각 부문들의 규모 추이를 파악하고, 국내 DC 배전용 전력기기 개발 실데이터를 적용하여 비용편익비(BCR)를 도출하고자 한다.

전기이중층 Capacitor는 대전력을 쉽게 충방전할 수 있는 전력저장장치로 순간전압강하 보상장치, 정전대책장치, 회생전력 흡수장치 등 적용하는 범위가 광범위하게 확대되고 있다. 전기이중층 Capacitor의 산업용 응용분야로서 제어회로 전원에 많이 사용되고 있는 ATX 전원의 Backup소자로서 전기이중층 Capacitor를 적용하고 있다. 본고에서는 ATX 전원에 전기이중층 Capacitor M-CAP을 응용한 사례를 소개하고자 한다.

본 논문에서는 케이블 고장 위치 검출을 위해 사용되고 있는 STDR(sequence time domain reflectomerty) 및 SSTDR(spread spectrum TDR) 기법의 성능을 향상시키기 위한 방법을 제안하였다. 제안된 방법은 시간-주파수 상관 분석을 이용하여 기준신호(reference signal)의 상관계수 최댓값 위치를 검출 한 후 기준신호를 제거하여 반사신호의 상관계수의 최댓값 위치를 검출하는 2단계 과정을 갖는다. 제안된 알고리즘은 저압 전력 케이블의 단선 및 합선 고장 검출 실험에서 보편적인 STDR 및 SSTDR 방법과의 성능 비교를 통해 입증하였다.

본 논문은 친환경자동차의 보급이 활성화됨에 따라 필수적으로 확보되어야할 전기안전성을 평가하기 위한 장비개발에 관한 것으로, 기존 장비의 문제점과 효율성을 개선하기 위하여 국제기준에 적합한 통합형 평가장비를 개발하였다. 본 연구를 통하여 개발된 제품을 공인 시험기관에서 성능을 검증하였으며, 검증결과 친환경자동차의 정격에 적합한 측정 장비의 사양을 갖는 것을 확인하였다.

본 논문에서는 10m 반경의 공간에 위치한 웨어러블 기기를 충전하기 위한 무선 전력전송을 제안한다. 장거리 무선전력전송의 송신코일 양단의 높은 전압문제를 해결하기 위해 공진 커패시터를 분산하여 각 코일의 유기전압을 줄이는 분산권선형 다이폴 코일을 제안하였다. FEM 시뮬레이션 결과, 분산권선형 다이폴 코일이 형성한 자속밀도의 균일도는 최소 71%로 집중권선형 다이폴 코일의 최소 51%보다 높았다. 또한 거리별 최고 자속밀도는 분산권선형 다이폴 코일이 낮았지만 거리가 멀어질수록 차이는 줄어들어 5m 거리 이후에서의 차이는 30 % 이내임을 확인하였다. 시뮬레이션 설계를 바탕으로 분산권선형 다이폴 송신코일과 4가지의 다른 형태를 갖는 수신 코일을 제작하여 10m 거리 이내에서 10 mW 이상의 전력을 전송하였다.

본 논문에서는 급전 코일과 집전 코일 간 공극 변화에도 일정한 공진 특성을 가지는 무선 전력 전송 시스템을 제안한다. 공진회로가 적용된 시스템의 회로특성은 인덕턴스나 커패시턴스와 같은 파라미터 값에 크게 의존하는데, 일정한 공진 특성을 가지기 위해서는 공극의 변화에도 일정한 인덕턴스가 유지되어야 한다. 제안하는 무선 전력 시스템은 공극이 감소할 때 페라이트 코어에 의해 인덕턴스가 증가하고 알루미늄 판에 의해 인덕턴스가 감소하는 상보적인 특성을 결합하여 공극변화에도 인덕턴스가 일정하게 유지되게 한다. 페라이트 코어와 알루미늄 판에 위치한 각 코일들의 기자력 비율을 조절할 경우 공극이 7 cm 에서 15 cm 까지 변하더라도 급 집전부의 자기 인덕턴스 변화는 ${\pm}1%$ 이내로 일정하게 유지되는 것을 확인하였다.

본 논문에서는 무선 전력 전송 시스템의 어플리케이션을 실내 어플리케이션으로 확장하여 무선 에너지 허브 시스템을 제안한다. 제안하는 무선 에너지 허브 시스템은 높은 전력 밀도 및 비용 효과를 얻기 위하여 일반적인 무선 전력 전송 시스템에 비해 적은 Power Stage 및 능동 소자를 가지며 부하 단에서 요구하는 여러 가지 부하 종류에 대응할 수 있다. 또한 에너지 허브 시스템의 편리성을 높이기 위하여 2차 측 기구의 허용 가능한 배치 면적을 늘릴 수 있는 디자인 방법을 제시한다. 본 무선 에너지 허브 시스템은 500 W 급 시험 시스템을 통하여 시스템의 효용성 및 디자인 방법을 실험적으로 검증하였다.

Despite the numerous electric systems that have been developed, electric fires remain at a similar rate each year in total fires. This paper suggests that it is not enough to prevent electric fires only by the currently used electric system. We have studied ways to improve this situation. we have focused on AFCIs that have already been institutionalized in the United States. AFCIs work by detecting the arc fault in the circuit. This is expected to contribute greatly to reducing electric fires.

불꽃의 파장을 감지하여 화재를 감지하는 불꽃감지기는 유형에 따라 자외선식, 적외선식, 다중파장식, 복합식으로 나뉜다. 불꽃감지기의 단점으로는 다양한 오작동과 신속한 대처가 담보되지 못한다는 데 있다. 이를 해결하기 위해서 오작동에 대한 대비책과 스마트 정보통신을 활용한 연구개발이 필요하다.

Electrical fire is a bit part of the cause of a fire. To reduce fire, we study the system for efficient alert for ARC which is the most part of electrical fire. We use IoT to alert managers faster to prevent accident.

This study is about a sound source direction detection system and method using intelligent source collection and analysis. The sound source direction detecting apparatus according to the present invention is equipped with four microphone sensors and calculates a time difference using TDOA (Time Delay of Arrival) technique for a plurality of acoustic signals generated from a sound source, And a sound source detection and analysis algorithm for estimating the direction of the sound source.

반도체에 대한 수요가 늘어남에 따라 반도체 칩 생산을 위한 웨이퍼 공정 및 평판 디스플레이 제조 공정에서 수백~수십 나노 단위 크기의 트랜지스터, 커패시터 등의 회로소자 제조를 요구하고 있다. 이에 따라 반도체 공정의 미세화가 10nm 이하까지 다다랐고 이로 인해 수율과 신뢰성 측면에서 파티클, 금속입자, 잔류이온 등 진공챔버 내부의 오염원 제거 중요성이 점점 증가하고 있다. 이러한 오염원 제거를 위해서 과거에는 진공 챔버를 개방하여 액상물질로 주기적인 세정을 하였으나 2000년대 초반부터 생산성 향상을 위해 진공 상태에서 건식 세정하는 원격 플라즈마 발생장치(Remote Plasma Generator, RPG)를 개발하여 공정에 적용 해 왔다. 건식 세정을 위해서 화학적 반응성이 높은 고밀도의 라디칼이 필요하고 이를 위해 플라즈마를 이용하여 라디칼을 생성한다. RPG는 안테나 형태의 기존 유도 결합 플라즈마 (Inductively Coupled Plasma, ICP) 방식에 자성코어(Ferrite Core)를 추가함으로써 고밀도 플라즈마 생성이 가능하다. 본 세션에서는 이러한 건식세정과 관련된 플라즈마 기술 소개, 플라즈마 발생장치의 종류 및 효과적인 건식 세정을 위한 원격 플라즈마 발생장치를 소개하고자 한다.

태양광발전과 ESS와 같은 신재생에너지원을 응용분야로 하는 전력전자 시장에서 전력변환장치의 품질, 크기와 원가 중요성이 더욱더 크게 인식되고 있으며, 또한 시스템의 효율과 소형화에 대한 관심도 지속적으로 증가하고 있는 실정이다. 따라서, 본 논문에서 최고의 효율과 시스템 최적화를 만족하도록 최종 고객에게 만족할 만한 가격으로 공급할 수 있는 전력변환장치를 구성하는 방법 및 종류와 각각의 특징에 대해서 소개하고자 한다. 고효율화의 방법으로 2레벨 구성에서 3레벨 구성으로 변경하게 되면 낮은 스위칭 주파수에서 고주파를 실현하여 최적화 시스템을 구성하여 소형화와 제품의 원가절감을 통하여 고객만족을 실현할 수 있는 정보를 제공하여 시스템 설계에 도움을 드리고자 한다.

${\cdot}$ GaN E-HEMT provides superior performance vs. Si MOSFET or IGBT, and also superior performance vs. SiC, below ~1200V ${\cdot}$ GaN E-HEMT is replacing Si MOSFET and IGBT in major application segments, and Industry Adoption will accelerate ${\cdot}$ Technology advances in GaN E-HEMT have made high-current true Normally-Off devices available in current ranges from 7A to 250A ${\cdot}$ While GaN has improved Properties vs. SiC or Si, different types of GaN devices offer different levels of performance or robustness ${\cdot}$ JEDEC Industrial-Grade Qualification of GaN E-HEMTs has been achieved, and Automotive Qualification is in progress.

${\bullet}$ Silicon Carbide (SiC) had excellent material properties as the base material for next generation of power semiconductor. In developing SiC MOSFET, gate oxide reliability issues had to be first overcome before commercial application. Besides, a high and stable gate-source voltage threshold $V_{GS(th)}$ is also an important parameter for operation robustness. SiC MOSFET with such characteristics can directly use existing high-speed IGBT gate driver IC's. ${\bullet}$ The linear voltage drop characteristics of SiC MOSFET will bring lower conduction loss averaged over full AC cycle compared to similarly rate IGBT. Lower switching loss enable higher switching frequency. Using package with auxiliary source terminal for gate driving will further reduce switching losses. Dynamic characteristics can fully controlled by simple gate resistors. ${\bullet}$ The low switching losses characteristics of SiC MOSFET can substantially reduce power losses in high switching frequency operation. Significant power loss reduction is also possible even at low switching frequency and low switching speed. in T-type 3-level topology, SiC MOSFET solution enable three times higher switching freqeuncy at same efficiency.

For General Purpose Inverter dedicated in Motor drive, this market is blood market due to low market price. So, developing engineer must consider the cost reduction plan and do action. This inverter always needs to measure current and shunt solution can be one of cost reduction solution.

In motor application, High efficiency is important. So Design engineer select small gate resistor for lower switching. But There is side effect with small gate resistor. It makes large dv/dt and system request large EMI filter. It makes price increase. This paper introduce about gate drive IC which have solution both of lower loss and EMI issue.