본 논문은 연속적인 입력 전류와 낮은 스위치 전압 스트레스를 갖는 플라이백 컨버터를 제안한다. 보조 권선과 직류 차단 캐패시터를 사용하여 기존 플라이백 컨버터(CFB)의 불연속적인 입력 전류의 리플을 저감시킨다. 이를 통해 입력 전류의 di/dt를 감소시켜 낮은 EMI 특성을 갖도록 한다. 그 결과 입력 필터 크기를 줄일 수 있으며 낮은 실효 입력 전류 때문에 인공위성의 캐패시터 수명을 연장 시킬 수 있다. 또한, 하나의 스위치와 다이오드를 추가하여 스위치 전압 스트레스를 감소시킨다. 그러므로 제안 회로는 스위칭 손실이 작으며, 작은 온 저항($R_{ds(on)}$)을 갖는 스위치 적용이 가능하여 도통 손실을 저감시켰다. 본 논문에서는 제안 회로의 모드 분석과 이론적인 분석을 제시한다. 제안 회로는 현재 인공위성에 사용하는 입출력 사양인 입력 전압 50 V, 출력 전압 15V, 출력 전력 100W의 사양으로 시뮬레이션을 진행하였다. 이 결과를 통해 제안 회로의 타당성을 증명한다.

본 논문은 DC마이크로그리드에서 저전압 배터리 에너지 저장 시스템과 DC 버스 연결을 위한 Dual Active Bridge(DAB) 컨버터의 제어 방법에 대한 연구이다. DC 마이크로그리드에서 전력을 효율적으로 사용하기 위해 양방향 전력전달이 쉬운 DAB 컨버터는 많이 사용되고 있다. 다만, 낮은 배터리 저장 시스템을 사용하는 경우 과도상태에서 DC 버스 측 커패시터를 충전하기 위해 높은 돌입전류가 발생하게 된다. 이러한, 높은 돌입전류는 시스템의 전력반도체 소자를 파손시키는 문제를 가져온다. 따라서, 초기 돌입전류를 저감시킬 수 있는 소프트 스타트 알고리즘이 필요하다. 본 논문에서는 돌입전류 저감을 위한 소프트 스타트 알고리즘을 제안하고, 3kW급 DAB 컨버터의 실험 결과를 바탕으로 제안 된 알고리즘을 검증하였다.

본 논문에서는 양방향 전력 전송을 가능케 해주는 Dual-active-bridge (DAB) 컨버터에서, 고주파 변압기 대신 무선 전력 전송 코일을 이용한 시스템을 제안한다. 기존의 DAB 컨버터에서 주로 사용되는 고주파 변압기는 Core-type 또는 shell-type으로 만들어지며, 1차 측 권선과 2차 측 권선이 자기적으로 강하게 결합되어 높은 전력 전달 효율을 가지도록 만든다. 이런 DAB 컨버터를 직/병렬 연결해 MV-DC to LV-DC로 변환하는 반도체 변압기 등을 구성할 때, 1차 측 권선과 2차 측 권선 사이에는 절연 문제와 1차 측 스위치 회로와 2차 측 스위치 회로, 그리고 고주파 변압기가 각각 따로 절연해야 하는 문제점이 있다. 본 논문에서 제안하는 DAB 컨버터는 1차 측과 2차 측이 수 cm 이격되어 있어 1차 측과 2차 측 사이의 자기적 결합이 굉장히 약하다. 따라서 1차 측과 2차 측 코일을 커패시터로 공진시켜 전력을 전달하는 무선전력전송(Loosely Coupled Inductive Wireless Power Transfer)을 이용한다. 무선전력전송의 공진 topology는 Parallel-Series로 선택했고, impedance transformation 회로를 추가했다.

In this paper, a bidirectional three-phase push pull converter is analyzed for the high power, wide voltage range applications. From comparison analysis of two switching methods: PWM plus phase-shift (PPS) and dual-asymmetric PWM (DAPWM) with the effect of dead-time, the proposed hybrid control is aimed to reduce the circulating current under wide voltage range operation. Value of leakage inductance effect to the peak current value, current stress and conduction loss in facing the load variation. Trade-off between power range and slew rate of transformer current was analyzed for properly selecting value of the transformer leakage inductance. Experimental results from a 22-kW prototype are provided to validate the proposed concept.

This paper proposes a novel high step-up non-isolated DC-DC converter, suitable for regulating dc bus in various inherent low voltage micro sources especially for photovoltaic (PV) and fuel cell sources. This novel high voltage Non-isolated Boost DC-DC converter topology is best replacement, where high voltage conversion ratio is required without the transformer and also need continuous input current. Since the proposed topology utilizes the stack-based structure, the voltage gain, and the efficiency are higher than other conventional non-isolated converters. Switches in this topology is easier to control since its control signal is grounding reference. Also, there is no need of extra gate driver and extra power supply for driver circuit, which reduces the cost and size of system. In order to show the feasibility and practicality of the proposed topology principle operation, steady state analysis and simulation result is presented and analyzed in detail. To verify the performance of proposed converter and theoretical analysis 360W laboratory prototype is implemented.

본 논문에서는, 위상-천이 제어 기반의 액티브 정류기 구조를 갖는 새로운 고효율 풀-브릿지 컨버터를 제안한다. 기존의 위상-천이 풀-브릿지 컨버터는 풀-브릿지 구조로 인한 스위치의 작은 도통손실과, 영전압 스위칭 등의 특징으로 인해 높은 용량에서 널리 쓰이는 토폴로지이다. 하지만, 위상-천이 풀-브릿지 컨버터는 넓은 입력전압 범위에서 설계되면 1차측에 큰 환류 전류가 생겨 도통손실이 증가하는 문제점을 갖는다. 따라서 이를 해결하기 위해, 제안하는 회로는 액티브 정류기를 사용하여 1차측 스위치들이 항상 최대 시비율로 동작할 수 있게 한다. 이로 인하여 순환 전류가 사라져 넓은 입력전압 범위에서도 높은 효율을 달성 할 수 있다. 뿐만 아니라, 제안하는 정류기의 구조 상 특징으로 인해 액티브 정류기의 스위치는 전압 링잉을 갖지 않고 출력 전압으로 고정되어 낮은 전압 스트레스를 갖는다. 제안하는 회로의 효용성을 증명하기 위해, 250-400V 입력, 56V/12.8A 출력에서 실험이 진행되었다.

본 논문에서는 전기자동차(EV) 충전기용 위상천이 풀브리지(PSFB) 컨버터의 정류기 다이오드 전압 스트레스를 저감하기 위한 새로운 형태의 클램핑 회로를 제안한다. 제안하는 회로는 하나의 커패시터로 구성된 매우 단순한 구조임에도 불구하고, 정류기 다이오드의 전압 스트레스를 큰 폭으로 감소시킨다. 뿐만 아니라, 해당 회로는 프리휠링 구간의 전류를 감소시키며, 출력 인덕터의 사이즈 또한 줄일 수 있다는 장점을 지닌다. 따라서 제안된 컨버터는 정류기 다이오드의 도통손실을 큰 폭으로 저감하여 고효율을 달성할 수 있으며, 간단한 구조의 클램핑 회로와 줄어든 출력 필터 사이즈에 의해서 고밀도화를 달성할 수 있다. 제안된 컨버터의 타당성은 3.3kW, $270-420V_{DC}$의 CC-CV 모드 충전 조건하에서 실험하여 검증되었다.

본 논문에서 공통모드 커플드 인덕터(Common Mode Coupled Inducter, CMCI)를 적용한 2단 직렬 위상천이 풀브리지 컨버터를 제안한다. 제안하는 위상천이 풀브리지 컨버터는 고주파수로 동작하며, 높은 입력전압에 대응할 수 있다. 풀브리지를 직렬로 쌓은 구조로 상단 풀브리지 컨버터와 하단 풀브리지 컨버터가 동시에 스위칭 한다. 2차측은 센터텝 정류기를 사용하여 풀브리지 정류기에 비해 다이오드 전압강하가 절반이라는 장점을 가진다. 또한, 변압기에 CMCI를 적용하여 1차측 상단과 하단의 전류 균형을 유지하도록 구성하였다. 제안하는 위상천이 풀브리지 컨버터의 5.8kW급 시제품을 제작하여 그 타당성을 검증하였다.

PSFB 컨버터(Phase Shift Full Bridge converter)는 다양한 전원장치에 응용되고 있다. 또한 빠른 응답과 1차 측 전류 피크의 불 평형을 방지하기 위해 PCMC(Peak Current Mode Control)를 적용해야 한다. 하지만 PCMC는 유효 시비율이 0.5 이상 일 때 저주파 발진이 일어나기 때문에 경사 보상 기법을 이용해 발진을 막아야 한다. 일반적으로 경사보상 기울기는 최댓값을 사용하기 때문에 전류 명령이 과 보상되며, 무효시비율 구간을 고려하지 않기 때문에 응답속도가 지연 되는 문제가 있다. 따라서 본 논문에서는 무효 시비율 구간을 고려한 하이브리드 피크-밸리 전류 밴드 제어를 통해 BUCK 컨버터와 동일한 응답 특성을 가지는 PSFB 컨버터 제어 기법을 제안한다. 제안하는 기법은 PSIM 시뮬레이션을 통해 검증되었다.

중요부하를 가지고 있는 계통연계 병렬인버터는 계통과의 연결이 끊길 경우 중요부하에 안정적인 전압공급을 위하여 끊김 없는 모드전환 동작이 요구된다. 기존 병렬인버터는 계통연계 시 전류제어모드 운전을 하고, 독립운전 시에는 전압제어모드 운전을 한다. 그래서 단독운전 발생 시 불안정한 전압을 부하에 공급하게 되고, 모드전환 시 제어기절체로 인해 인버터출력전압에 심각한 과도상태를 발생시켜 중요부하에 큰 손상을 입힐 수 있다. 본 논문에서는 Droop 제어 기반 계통연계 병렬인버터의 끊김 없는 모드전환 기법을 제안한다. 제안된 알고리즘은 1kW 시작품을 제작하여 타당성을 검증하였다.

본 논문은 EES용 인버터의 계통연계 동작과 단독운전 간 자율적인 모드 전환을 위한 제어기법을 제안한다. 제안하는 제어기법은 AC마이크로그리드의 ESS용 인버터의 계통연계 동작으로서 DC링크 전압을 제어와 계통 차단 시 단독 운전 동작으로서 부하에 전압 공급을 위하여 출력전압 제어 간 자율적인 모드전환을 통해 계통 고장 시에도 단독운전 검출없이 모드 전환을 성취한다.

최근 푸드트럭, 캠핑, 레저활동 등 계통전원이 없는 환경에서 전력공급이 가능한 독립형 인버터 사용이 늘어났다. 그리고 다양한 전자기기 사용 증가로 전기사용량이 늘어났으며 이에 소비자들은 날로 증가하는 전기 요금을 줄이기 위해 태양광 패널을 설치하는 등 계통연계 인버터에 대한 관심 또한 증가하고 있다. 기존 독립형 인버터 및 계통연계 인버터는 각각의 동작만 수행할 뿐 호환 기능은 없다. 따라서 소비자들은 사용용도에 맞춰 각각의 제품을 사야하는 단점이 있다. 이에 본 논문은 기존 단점을 보완하는 독립형, 계통연계형 호환형 인버터를 제안하고 실제 제품에 적용시켜 운용방안을 모색하고 동작 검증을 하였다.

본 논문은 배전선로 안정화 구현을 위한 무효전력 보상기의 새로운 무효전력 제어기법을 제안하였으며, 시뮬레이션 및 실험을 통해 무효전력제어 알고리즘의 성능을 검증하였다. 무효전력 제어는 동기좌표계 d축 전류성분 제어를 통해 수행되고, DC 링크 전압을 일정하게 유지하기 위한 전압 제어와 이에 필요한 유효전력은 q축 전류성분 제어를 통해 구현된다. 제안된 무효전력 제어기법에 포함된 DC 리플 보상방식은 추출된 DC 전압의 오프셋 성분을 제거하는 HPF(high pass filter)부와 HPF 위상 특성으로 인해 발생한 위상변화 특성을 보상하기 위한 지연함수부로 구성되며, 리플성분이 보상된 전압을 전압제어기 피드백 성분으로 적용하였다. 시뮬레이션 및 실험을 통해 DC 전압 리플 보상방식이 적용된 무효전력 제어 기법이 적용된 경우 전류 THD가 크게 향상된 결과로부터 제안된 알고리즘의 성능을 검증하였다.

태양광발전설비 보급확대에 따른 전력계통의 안정도 확보를 위해 태양광인버터 계통안정도 향상을 위한 기능들의 추가가 요구되고 있다. 계통안정도 향상 기능 중 가장 대표적인 것이 LVRT(Low Voltage Ride-Through)이고, 태양광인버터의 계통 연계에서 효과적으로 LVRT 기능을 수행하기 위한 제어기 설계 방법을 제안하고 이를 PSIM 시뮬레이션 및 실험을 통해 검증하였다.

송전망에 장거리 지중선로로 재생 발전원이 연계되는 경우, 지중선로의 커패시턴스 성분으로 인한 계통으로 무효전력 주입이 발생하여 전압상승을 야기시킬 수 있다. 또한 재생 발전원의 발전량 조절의 어려움은 경부하시 전력 생산과 소비의 불균형을 발생시킬 수 있으며 계통의 전압상승을 심화시킬 수 있다. 계통의 전압상승은 계통의 신뢰도를 저하시키고 계통운영에 어려움을 수반한다. 이러한 전압상승은 무효전력보상을 통해 완화가 가능하다. 인버터 기반의 재생 발전원은 무효전력제어 제어 정밀도가 높고 빠르게 제어가 가능하여 계통의 전압상승 완화에 좋은 솔루션이 될 수 있다. 본 논문에서는 송전망 계통에서의 전압상승 완화를 위한 재생 발전원의 무효전력제어기술을 설명한다. 재생 발전원의 무효전력지원에 따른 전압상승 완화 효과를 평가하기 위해 Matlab을 활용하여 송전망 전압상승 및 재생 발전원의 무효전력지원을 모의하였다. 계통 모델에는 영광의 태양광 및 풍력 발전소와 주변 계통의 파라메터를 적용하여 구현하였다.

본 논문에서는 전해콘덴서의 수명 추정 방법에 대하여 기술한다.

본 논문은 노화로 인하여 감소하는 전기자동차용 배터리의 전류 용량을 실시간으로 추정하는 SOH (State-of-health) 알고리즘을 제안한다. 제안하는 알고리즘은 노화에 따른 OCV (Open circuit voltage) 곡선의 변화 경향을 분석하고, 저주파 통과 필터를 이용하여 추정된 OCV를 기반으로 전류 용량 및 SOH를 산출한다. 알고리즘을 검증하기 위하여 전기자동차용 배터리를 이용한 실험 및 시뮬레이션을 진행한다.

Dynamic resistance equalization is a viable technique to balance SOC of cells in a parallel-connected battery configuration due to high equalization performance, simplicity and low-cost. However, an inappropriate design of the equalization resistor can degrade the equalization performance and increase the power loss. This paper proposes an optimization process to design the equalization resistors to minimize power loss and equalization error. The simulation results show that the optimally designed resistor significantly enhance the performance in comparison with the conventional fixed-resistor equalization.

리튬 이온 배터리가 소형 모바일 기기, 전기 자동차, 에너지 저장장치 등에 상용화됨에 따라서 이의 충전 상태(SOC) 추정 및 셀, 모듈의 건전성(SOH)의 예측이 배터리 사용 기기의 관리 지표로 사용되고 있다. 리튬 이온 배터리는 여러 차례의 방전으로 노화되어 기기의 요구 부하를 공급가능한지 지표로 평가되어야 한다. 정확한 SOH 추정을 위해 리튬 이온 배터리의 방전 용량 실험이 주기적으로 진행되어야 하며, 이를 통해 오프라인 기반의 SOH 추정이 가능해진다. 본 논문에서는 베이지안 회귀분석 방법을 이용하여 오프라인 SOH 추정을 진행하기 위해 방전 용량을 추정하였으며, 고출력 배터리인 18650 25R셀을 이용하여 방전 용량 추정 결과 방전 전류 1 C-rate에서 1%, 2 C-rate에서 2%의 추정 오차율을 나타냈다.

배터리의 효율적인 관리와 안정적인 운영을 위해서는 배터리의 노화에 따른 배터리의 모니터링이 필요하다. 하지만 모델 기반의 SOH 예측 모델의 경우 파라미터의 변화에 대한 정확한 정보가 반영되지 않을 경우 심각한 오류를 야기 할 수 있다. 따라서 본 논문에서는 비 모델인 시계열 예측 기법 ARIMA 모델을 제안하고 전기적 특성 실험을 통한 내부 파라미터에 대한 분석과 파라미터에 대한 상관분석, 이를 통한 SOH 예측을 통해 ARIMA 모델의 특성 및 정확성에 대해 제안한다.

고용량 어플리케이션의 높은 신뢰성을 만족하기 위해 배터리 열화에 영향을 미치는 다양한 변수가 고려되어야 하며, 24S1P의 배터리팩을 사용하여 전기적 노화를 수행하였다. 주성분 분석을 통해 열화에 상관성이 있는 변수인 용량, 내부 저항, 셀간 전압 편차, 최대 온도, 만방에서의 최소 전압 등을 설명하는 새로운 열화의 변수를 추출하였다. 열화 변수를 사용하여 설계한 SOH 추정 기법을 비교 및 검증한다.

최근 전기 자전거 등 다양한 E-모바일 사용이 급속히 증대되고 있다. 이러한 E-모바일과 같은 이동이 자유로운 장비 전원으로는 배터리 사용이 일반화되고 있으며, 이를 충전할 수 있는 전용 장비가 필수적으로 동반되고 있다. 대부분 E-모바일 장비는 전용 충전기를 사용하고 있어 충전기를 항시 동반하고 있어야 하는 단점이 있다. 따라서 본 논문에서는 다양한 E-모바일 장비의 전원전압 및 용량에 대응할 수 있는 E-모바일 충전 시스템을 제안한다.

본 논문에서는 연료 전지 전기 자동차에 맞는 새로운 전력 변환 시스템을 제안한다. 연료 전지 전기 자동차의 전력 변환 시스템은 배터리와 같이 구성하여 에너지 저장 불가능, 느린 응답 속도, 낮은 전력 밀도와 같은 연료 전지의 단점을 해결할 수 있다. 하지만 기존의 연료 전지 전기 자동차의 전력 변환 시스템은 두 개의 DC/DC 컨버터를 사용하여 연료 전지와 배터리를 함께 구성함으로써 두 개의 인덕터 개수로 인해 비용이 증가하고 전력 밀도가 낮다는 단점이 있다. 제안하는 전력 변환 시스템은 한 개의 인덕터, 추가적인 스위치와 다이오드를 사용하여 연료 전지와 배터리를 하나의 컨버터로 구성한다. 따라서 기존에 비해 인덕터 개수가 감소함으로써 경제적이고 높은 전력 밀도 달성할 수 있으며, 스위치의 on/off 동작에 따라 승, 강압 동작이 가능하기 때문에 더 많은 연료전지와 배터리의 전압조건 상황에서 동작할 수 있다.

본 논문은 8.1kW/L($132W/in^3$)의 전력밀도를 갖는 전기자동차(xEV)용 저전압 배터리 충전기(Low voltage DC-DC converter, LDC)를 위한 절연형 DC-DC컨버터의 설계 방법을 제안한다. 전체 부피 중 가장 큰 비중을 차지하는 자성체의 부피를 줄이기 위해 GaN소자를 채택하여 700kHz의 스위칭 주파수를 적용하였으며, GaN 스위치를 고주파에서 원활히 동작시키기 위한 게이트 드라이버를 직접 제작하였다. 또한 자속 상쇄 개념이 적용된 매트릭스 평면 변압기를 설계하여 적용함으로써 변압기의 부피를 크게 줄일 수 있었고, 8.1kW/L의 전력밀도를 달성하였다. 본 논문에서는 후보 토폴로지들의 비교를 통해 고 전력 밀도에 가장 적합한 토폴로지를 선정하였으며, 자속 상쇄 기법이 적용된 매트릭스 평면 변압기의 설계방법을 제안하였다.

The output current of the Grid Connected Inverter (GCI) can be polluted with harmonics mainly due to i) dead time in switches, ii) non-linearity of switches, iii) grid harmonics, and iv) DC link fluctuation. Therefore, it is essential to design the robust Harmonic Compensation (HC) technique for the improvement of output current quality and fulfill the IEEE 1547 Total harmonics Distortion (THD) limit i.e. <5%. The conventional harmonic techniques often are complex in implementation due to their i) additional hardware needs, ii) complex structure, iii) difficulty in tuning of parameters, iv) current controller compatibility issues, and v) higher computational burden. In this paper, to eliminate the harmonics from the GCI output current, a novel Digital Lock-In Amplifier (DLA) based harmonic detection is proposed. The advantage of DLA is that it extracts the harmonic information accurately, which is further compensated by means of PI controller in feed forward manner. Moreover, the proposed HC method does not require additional hardware and it works with any current controller reference frame. To show the effectiveness of the proposed HC method a 5kW GCI prototype built in laboratory. The output current THD is achieved less than 5% even with 10% load, which is verified by simulation and experiment.

This paper proposes an open-switch fault tolerant strategy based on the model predictive control for a full bidirectional switches indirect matrix converter (FBS-IMC). Compared to the conventional Indirect Matrix Converter (IMC), the FBS-IMC can provide healthy current path when open-switch fault is occurred. To keep the continuous operation, the fault tolerant strategy is developed by means of reversing the DC-link voltage polarity regardless of the faulty switch location in the rectifier or inverter stage. Therefore, the proposed control strategy can maintain the same input and output performances during the faulty condition as the normal condition. The simulation results are given to verify the effectiveness of the proposed strategy.

Islanding detection is one of the most important issues for the distributed generation (DG) systems connected to the power grid. The conventional passive islanding detection methods inherently have a non-detection zone (NDZ), and active islanding detection methods may deteriorate the power quality of a power system. This paper proposes a novel hybrid islanding detection method based on Digital Lock-In Amplifier with no NDZ by monitoring the harmonics present in the grid. Proposed method detects islanding by passively monitoring the grid voltage harmonics and verify it by injecting small perturbation for only three-line cycles. Unlike FFT for the harmonic extraction, DLA HC have lower computational burden, moreover, DLA can monitor harmonic in real time, whereas, FFT has certain propagation delay. The simulation results are presented to highlight the effectiveness of the proposed technique. In order to prove the performance of the proposed method it is compared with several passive islanding detection methods. The experimental results confirm that the proposed method exhibits outstanding performance as compared to the conventional methods.

태양광발전과 풍력발전으로 대표되는 분산형 전원이 계통에 연계됨에 따라 계통 사고 발생 시에 계통연계형 인버터에 대한 각국의 계통 규정(Grid code)이 더욱 엄격해 지고 있다. 최근 국외 계통 규정에서는 저 전압 사고뿐만 아니라 영 전압 사고 시에 인버터가 일정 시간 계통 연계를 유지하며 무효전류 출력 기법을 통해 계통 복구를 지원할 것을 요구하고 있다. 계통 사고 시, 사고 전압 잔존량에 따라 무효전류를 정확하게 출력하기 위해 인버터의 PLL(Phase Locked Loop) 제어는 중요하다. 그러나 이러한 PLL 제어의 동적 특성은 계통 사고 순간의 전압 강하 및 사고 위상에 따라 영향을 받게 되고 영 전압 사고에서는 위상 추종이 불가능하기 때문에 복합적인 문제가 나타난다. 본 논문에서는 영 전압 사고에서 사고 위상에 따라 각각 다르게 나타나는 PLL 동적 특성을 시뮬레이션을 통해 분석하였다.

The use of high voltage gain converters is essential for the distributed power generation systems with renewable energy sources such as the fuel cells and solar cells due to their low voltage characteristics. In this paper, a high voltage gain topology combining cascode Inverting Buck-Boost converter and voltage multiplier structure is introduced. In proposed converter, the input voltage is connected in series at the output, the portion of input power is directly delivered to the load which results in continuous input current. In addition, the voltage multiplier stage stacked in proper manner is not only enhance high step-up voltage gain ratio but also significantly reduce the voltage stress across all semiconductor devices and capacitors. As a result, the high current-low voltage switches can be employed for higher efficiency and lower cost. In order to show the feasibility of the proposed topology, the operation principle is presented and the steady-state characteristic is analyzed in detail. A 380W-40/380V prototype converter was built to validate the effectiveness of proposed converter.

본 논문에서는 고주파수 구동 및 고전력밀도 아답터의 경부하 효율 개선을 위한 One Chip 디지털 통합제어 알고리즘을 제안한다. 제안 회로는 CRM PFC Boost 컨버터와 3-Level LLC 공진형 컨버터를 하나의 소형 MCU로 구성된 디지털 제어기를 사용함으로써 고주파수 구동을 가능케 하며, 주파수 제한 및 Burst mode로 구성된 알고리즘을 통해 높은 스위칭 주파수로 인해 발생하는 경부하 시 효율 개선을 통해 수동 소자와 제어단 부피 저감으로 고 전력밀도 달성이 가능하다. 최종적으로 제안 회로의 타당성 검증을 위하여 200W급 아답터의 전원회로를 위한 시작품을 제작하여 고찰된 실험결과를 제안한다.

본 논문에서 넓은 입력 범위에 대응 가능한 고효율 SMPS의 구조를 제안한다. 무부하 동작 안정성과 안정적인 기동을 위한 파워 시퀸스 및 제어 기법 또한 제안하고, 제안 SMPS를 제작, 실험한 결과를 발효한다.

양방향 스위치를 가지는 Bridgeless PFC 컨버터(BBPFC)는 구조상 복잡한 플로팅 게이트 드라이버를 활용함에도 불구하고 좋은 공통모드 잡음 즉, Common-Mode (CM) 노이즈 특성과 간단한 제어 방법으로 인해 많은 브리지리스 PFC 컨버터 중에서도 고전력 응용분야에서 매우 매력적인 토폴로지이다. 이러한 BBPFC는 도통 경로 상에 위치한 정류 다이오드의 역회복 특성의 상대적인 편차를 활용하여 전력 밀도를 감소시키지 않고도 좋은 공통모드 (CM) 노이즈 특성의 확보가 가능하다. 하지만 이러한 장점을 가지는 BBPFC 구조를 고전력 서버용 전원장치분야에서 활용할 경우, 이미 등록된 특허로 인해 매우 높은 개런티를 지불해야 하므로 그 활용이 매우 제한적이다. 따라서, 본 논문에서는 이미 등록된 특허를 회피하고, 동시에 기존 BBPFC 회로가 가지는 단점인 플로팅 게이트 드라이버를 활용하는 단점을 개선하는 새로운 형태의 브리지리스 PFC 컨버터를 제안한다. 제안된 컨버터는 기존 BBPFC가 가지는 장점인 좋은 (CM) 노이즈 특성을 가지며, 동시에 높은 효율을 달성 할 수 있다. 또한 제안된 컨버터의 경우, 복잡한 플로팅 형태의 게이트 드라이버 회로가 아닌 간단한 부트스트랩 회로를 활용하여 회로를 운용할 수 있다. 더불어 제안된 컨버터는 입력의 양과 음의 주기에서 단 하나의 스위치를 사용하여 회로를 구동할 수 있기 때문에 기존회로 대비 적은 손실을 가져 높은 효율의 획득이 가능하다. 본 논문에서는 제안된 구조에 대해 하이라인 $230V_{RMS}$ 입력과 800W / 400V 출력의 조건을 적용하여 제안하는 구조의 효용성을 검증하고자 한다.

이 논문은 넓은 출력 전압 범위를 조절할 수 있는 새로운 듀얼 하프 브리지 LLC 공진 컨버터를 제안한다. 제안된 컨버터는 전압 더블러 모드와 전압 쿼드러플러 모드 두 가지 작동모드를 사용함으로써 좁은 스위칭 주파수 변동 범위에서도 넓은 출력 전압 범위를 조절할 수 있다. 또한 새로운 정류기 구조를 제안함으로써 출력 커패시터의 출력 전류 리플을 감소시켜 출력 커패시터의 크기를 감소시킨다. 따라서 제안된 컨버터는 넓은 출력전압 범위를 조절할 수 있으면서 높은 전력 밀도를 달성할 수 있다.

현재 LLC 공진 컨버터는 넓은 주파수 범위에서 ZVS(zero voltage switching) 달성을 통하여 고효율 및 높은 전력 밀도를 얻을 수 있어 널리 사용되는 추세이다. 일반적인 LLC 공진 컨버터는 중부하에서 주파수 제어를 통해 이득을 조절할 수 있다. 하지만 경부하에서는 주파수 작동 범위에 제한으로 이득을 조절하지 못하는 문제점이 있다. 이에 본 논문은 Single-Stage LLC 공진 컨버터를 통해 경부하 조건에서 넓은 출력 범위를 가지는 것을 분석하였으며 시물레이션을 통해 확인하였다.

본 논문에서는 직류 마이크로그리드의 버스 전압 진동을 감쇠하기 위한 에너지 저장장치의 제어기법을 제시한다. IDA-PBC 이론을 이용한 제어기를 설계하고, 직류 마이크로그리드의 안정도를 해석한다. PSIM 시뮬레이션을 이용하여 제안하는 기법의 타당성을 검증하였다.

본 논문은 DC 배전 전기 추진 시스템으로 건조된 10톤급 소형 어선을 운항하며 계측한 실험 결과를 제시한다. DC 배전 선박과 모의된 AC 배전 선박을 일반적인 10톤급 소형 어선의 운용 패턴에 따라 운항하였고, 각 경우의 연료소모량을 유량계로 측정하였다. DC 배전 시스템은 가변속으로 인한 엔진의 효율적인 운전과 전기설비 무게 감소로 인한 추진 부하 감소의 효과로 AC 배전 시스템에 비하여 연료사용량이 약 20% 가량 절감된다. 실험 결과, DC 배전 전기 추진 선박을 적용할 시 연간 약 18,500L (22.0%)의 연료가 절감되어 연료비가 매년 약 1400만원 가량 절약될 것으로 예상된다.

본 논문에서는 DC 배전 시스템을 위한 새로운 다중 모드 단일 인덕터 회로를 제안한다. 제안하는 컨버터는 벅 컨버터에 배터리 스위칭 셀이 병합된 구조로서, 단일 인덕터를 사용하여 두 개의 출력 제어가 가능하다. 기존의 회로와 비교해보았을 때, 전체 소자수가 증가하였음에도 불구하고 감소한 인덕터 개수로 인해 전체 시스템의 가격 저감에 효과적이며 높은 전력밀도를 달성할 수 있다.

In this paper, an intelligent control scheme based on Fuzzy PID controller is proposed for accurate power sharing in DC Microgrid. The proposed Fuzzy PID controller is designed with the aid of a closed loop control based on per unit power of each distributed generator (DG), and accurate power sharing is successfully realized in proportional to each DG's power rating regardless of the line resistance difference or the load change. Thanks to Fuzzy PID controller, the dynamic response becomes faster and the stability of the microgrid system are improved in comparison to conventional PID controller. The superiority of the proposed method is analyzed and verified by simulation in Matlab and Simulink.

제안하는 논문은 3상 4선식 방식의 Interlinking Converter(ILC)를 사용하여 DC bus와 AC bus를 연계 한다. 역상분 성분은 정상분 성분과 다르게 전압 평형시 발생하지 않다가 전압 불평형시 발생하기 때문에 역상분을 추출하여 제어함으로써 불평형을 개선한다. Psim 시뮬레이션을 통해 본 논문의 타당성을 검증한다.

본 논문에서는 실시간 시뮬레이터를 이용하여 DC 전력시스템의 모델링하고, Power Hardware-in-the-Loop (PHIL) 모의 테스트를 통해 DC 마이크로그리드에 적용 가능한 컨버터의 전력제어 알고리즘의 실효성을 검증하고자 한다. PHIL 모의시험 테스트 기법을 이용해 DC 마이크로그리드의 자율운전을 모사할 수 있는 Test-Bed를 제안하고자 한다. 이를 통해 부하 변화에 따른 운전 모드, 사고 상황 대처 알고리즘 등 DC 마이크로그리드에 연계된 전력변환장치의 전력제어 방법 및 실효성을 검증을 하고자 한다. 모의시험과 3 kW급 컨버터 시작품을 이용하여 제안하는 DC 마이크로그리드의 시험환경을 검증하고 전력제어 알고리즘의 신뢰성 및 안정성을 검증한다.

본 논문은 리튬 폴리머 배터리를 기반으로 하여 High-altitude Electromagnetic Pulse (HEMP)를 구동하는 고전압 충전기의 2단 충전과 직접 충전 방법에 관하여 다룬다. 2단 충전 방법은 삼상 변압기의 출력 전압을 정류한 600 V의 전압에 공진 현상을 이용하여 최종 출력 전압 1.0 kV을 생성하는 반면, 직접 충전 방법은 공진 현상을 이용하지 않고 삼상 변압기의 출력 전압을 정류하여 1.0 kV를 생성한다. 두 방법 모두 1.0 kV의 출력 전압을 생성하는 점은 동일하지만, HEMP 구동을 위해서는 서로 다른 고려사항을 갖는다. 이에 따라, 시뮬레이션 및 기초 부하 실험을 통해 2단 충전 구조와 직접 충전 구조의 차이점, 그리고 충전기와 부하의 결선에 따른 차이점이 비교되었다.

본 논문은 Solid-state Marx modulator (SSMM)용 10 kV, 1 kW급 고전압 커패시터 충전기의 설계에 대해 기술한다. 개발된 Marx modulator용 충전기는 소프트 스위칭방식을 통해 높은 스위칭 주파수로 동작하는 컨버터를 제안함으로써 고밀도 설계를 구현한다. 특히 고전압 변압기 설계에 있어 피할 수 없는 누설 인덕턴스와 기생 커패시턴스를 회로의 파라미터로 사용 할 수 있는 공진형 컨버터를 기반으로 설계한다. 본 논문에서는 순수 전류원 특성을 가지며 스위치 온, 오프 시 모두 소프트 스위칭이 가능한 Discontinuous Conduction Mode (DCM) 직렬 공진형 컨버터와 공진 전류의 RMS값을 줄이고 변압기의 기생 커패시턴스를 공진 탱크로 사용하는 LCC 공진형 컨버터 Continuous Conduction Mode (CCM)를 설계한다. 각 컨버터의 동작에 따른 해석 및 공진 파라메터 상세 설계에 대해 기술하고 정격 운전 (10 kV, 1 kW) 실험결과를 통해 각 컨버터 토폴로지의 장단점을 비교하고 최종 실험결과에 대해 기술한다.

본 논문에서는 위상 천이 풀 브릿지 컨버터와 공진형 하프 브릿지 컨버터를 통합한 구조에서 새로운 센터탭 클램프 회로를 적용하였다. 하프 브릿지 컨버터가 통합되어 있는 구조를 통하여 기존 위상 천이 풀 브릿지 컨버터가 가지고 있는 여러 단점을 개선할 수 있으며, 또한 제안하는 클램프 회로를 통해 이차측 전압 스트레스 및 출력 커패시터의 사이즈 측면에서 개선점을 갖는다. 이러한 장점들을 통해 효율과 비용 측면에서 큰 효과를 갖는다. 3.3 kW 의 프로토타입을 통해 실험으로 검증하였다.

최근 신재생 에너지를 이용한 발전 방법에 관한 활발한 연구가 진행되고 있다. 이로 인해 배터리 충, 방전 분야에서 양방향 DC-DC 컨버터의 수요가 증가 되고 있다. 본 논문에서는 배터리 충, 방전용 양방향 DC-DC 컨버터에 관한 연구로 Interleaved 기법을 적용하여 충전 시 배터리 전압 리플 감소 및 Coupled 인덕터를 적용해 인덕터 전류 리플 감소를 하고 배터리에서 방전 시 출력 전력 증가 및 출력 리플을 감소시키는 연구를 진행하였다. 제안된 컨버터의 특성 및 성능은 시뮬레이션을 통하여 타당성을 검증하였다.

무선급전 시스템에서 대기 모드 시에도 전력을 소모하는 비중이 큰 수신부 통신 모듈을 OFF 시켜서 대기전력을 낮출 수 있다. 이때 대기모드 시 PFC 동작을 OFF 시키게 되면 추가로 대기전력을 더 낮출 수 있지만 PFC가 OFF된 상태에서는 AC 입력전압 크기에 따라 인버터 입력 전압 범위가 크게 변동하게 된다. 하지만 수신 통신 모듈 OFF시에는 무선통신을 통한 출력전압제어를 할 수 없기 때문에 안정적인 전력전달이 힘들다. 따라서 본 논문에서는 대기모드 시 출력전압을 일정 수준으로 제어하기 위해, 입력전압 크기에 따른 Feed-forward 구조를 통하여 동작 주파수를 가변 하는 무선전력전송 시스템을 구현하고자 한다.

Capacitive power transfer has an advantage in the simplicity of the energy link structure. So, the conventional phase -shift full bridge sometime is not always the best choice because of its complexity and high cost. On the other hand, the link capacitance is usually very low and requires high-frequency operation, but, the series resonant converter loses zero-voltage switching feature in the light load condition, which makes the switching loss high especially in CPT system. The paper proposes a new low-cost topology based on asymmetric half-bridge to achieve simplicity as well as wide zero voltage switching range. The design procedure is presented, and circuit operations are analyzed and verified by simulation.

Nowadays, multi-MHz wireless power transfer (WPT) system has received a great concern of study due to its desirable characteristics such as user convenience, system compact and better safety as compared to the conventional DC-DC with cord. This paper presents a solution for WPT Lithium Batteries charger with Constant Current (CC) and Constant Voltage (CV) charging process. The proposed system consists of a high frequency class D power amplifier, a pair of PCB coil, transformable high-order resonant network and a full-bridge rectifier. The charger can be implemented CC /CV charging profile thanks to automatic reconfigurable resonant compensator. Therefore, the battery can be fully charged without the help of an additional DC/DC converter. The simulation and 50W-6.78-MHz hardware experimental results are presented to verify the feasibility of the proposed method and to evaluate the performance of the proposed wireless battery charger.

본 논문에서는 DQ 변환을 적용한 직렬-직렬 공진형 무선 전력 전송 시스템의 동기 좌표계 모델을 제안한다. 일반적으로 무선 전력 전송 시스템의 경우 급전 측과 집전 측에 단상 전류가 흐르기 때문에 제어에 어려움이 있다. 따라서 정상 상태의 전압 및 전류의 수식을 이용하여 부하에 전달되는 전압 및 전류의 크기를 제어하는 경우가 많다. 따라서 과도 상태의 전압 및 전류의 동특성이 원하는 특성과 다르게 나타날 수 있다. 본 논문에서는 직렬-직렬 공진형 무선 전력 전송 시스템의 단상 전압 및 전류를 DQ 변환하여 과도 상태 및 정상 상태의 전압 및 전류의 동특성을 해석할 수 있는 등가 회로 모델을 제시한다.

본 논문은 서로 독립적인 무선 전력전송 시스템의 출력들을 단일 PWM을 기반으로 하여 하나의 제어신호로 조절하는 공진형 컨버터의 설계와 구현을 다룬다. 각 출력마다 특정 주파수 범위를 할당하고 할당된 주파수를 가지는 정현파 전압 성분이 각 출력을 조절하는 제어신호로서 생성된다. 생성된 제어신호는 하나의 신호로 중첩되어 인버터 회로의 PWM 신호를 생성한다. 이 신호는 공진형 컨버터의 2차측의 대역통과공진 필터를 통과하면서 분리되어 진폭과 주파수 변조를 통해 출력을 조절한다. 본 논문에서는 4개의 출력을 가진 공진형 컨버터를 가정하였고 하드웨어 프로토타입 제작을 통해 제안하는 내용을 검증하였다.

This paper proposes a two-phase interleaved bridgeless single-stage ac-dc converter with magnetic integration that can achieve CCM power factor correction without input current sensing. All switches achieve ZVS turn-on and all diodes achieve ZCS turn-on for the whole grid cycle. SDAB-based modulation strategy is applied which results in simple power control and wide range output voltage. A flux cancellation method to integrate the interleaved transformer is firstly proposed in this paper to reduce the core size and loss. Experimental results on a 1.7-kW, 50kHz prototype are given to verify the principle and advantages of the proposed ac-dc converter.

낮은 저항 용기를 가열할 수 있는 유도 가열 장치는 유도가열 장치용 하프 브릿지 직렬 공진형 인버터의 높은 입력 전압과 높은 턴 수의 코일을 통해 낮은 저항의 용기를 가열한다. 그러나 자성체 용기는 높은 턴 수의 코일에서 높은 저항 값을 가지므로 적절한 전력을 내기 위해서는 높은 입력 전압이 필요하다. 이러한 경우 부스트 토폴로지의 역률 개선 회로를 사용할 수 있다. 하지만 입력 전압의 변동에 따라 직렬 공진형 인버터의 출력 전력 제어를 위한 동작 점 변동이 필요하므로 인버터의 손실이 변동한다. 본 논문에서는 낮은 저항 용기를 가열하기 위하여 높은 턴 수의 코일을 탑재한 유도 가열 장치용 하프 브릿지 직렬 공진형 인버터에서 자성체 용기의 가열 시 입력 전압 변동에 따른 인버터의 손실 분석을 통해 최적의 입력전압 조건을 선정하고자 한다. 제안하는 입력전압 선정 기법은 2-kW 급 유도 장치용 하프 브릿지 직렬 공진형 인버터 시 제품을 통해 타당성을 검증한다.

현재 단조용 유도가열 전원으로 사용되는 전류원 SCR 정류기 / 인버터는 입력단의 낮은 역률과 높은 THd를 갖는다. 이러한 단점들 때문에 최근 유도가열 전원장치로써 IGBT PWM 전류원 정류기 및 인버터회로가 연구되고 있다. 본 논문에서는 IGBT PWM 정류기 및 인버터의 제어회로를 제안하고 제어회로의 모델링을 통해 제어기를 설계하여 실험을 통해 그 성능을 검증하였다.

본 논문은 전류 평형을 이용한 듀얼 모듈 스위치 모드 AC 라인 트랜스포머를 제안한다. 종래의 PFC DC/DC 컨버터로 구성된 어댑터의 경우 용량이 증가할수록 사이즈가 커지는 한계가 존재했다. 스위치 모드 라인 트랜스포코(Switch Mode Line Transformer, SMLT)는 어댑터의 소형화는 가능하지만, 대용량 어댑터에 적용할 경우 큰 공진전류로 인해 소자의 부피 저감에는 한계가 존재한다. 본 논문에서 제안하는 전류 평형 듀얼 모듈 스위치 모드 AC 라인 트랜스포코는 각 모듈의 트랜스포머 구조를 통해 중소용량의 SMLT 모듈의 병렬구동 시 별도의 전류제어 없이 전압제어만으로 각 모듈의 전류 평형을 이룰 수 있기 때문에 단순한 제어기 구조를 가진다. 또한 각 모듈을 구동하기 위한 IC를 하나의 IC로 통합하여 사용이 가능하며 SMLT의 병렬구동으로 어댑터 사이즈 저감이 가능하다. 제안방식의 타당성 검증을 위해 850W급 시작품에 대한 실험결과를 제시한다.

플라즈마 스퍼터링 공정은 반도체, 디스플레이 등 다양한 분야에서 사용되어지고 있는 박막 코팅 공정이다. 플라즈마 스퍼터링 공정의 특성상 안정된 플라즈마를 공급하기 위하여 펄스 전원장치를 요구 하게 된다. 본 논문은 플라즈마 스퍼터링 공정용 DC 전원장치를 통해 안정된 플라즈마를 공급하고 증착 효율을 높이기 위한 연구를 진행한다.

본 논문은 효과적인 능동 풀-다운 기능을 위한 새로운 구조의 펄스 파워 모듈레이터를 제안한다. 제안된 능동 풀-다운 방식은 별도의 풀-다운 저항을 사용하지 않고, 펄스 방전 패스에 추가된 다이오드의 역회복 특성을 이용하여 풀-다운 기능을 수행한다. 본 논문에서 사용된 풀-다운 다이오드는 펄스 출력 시에는 정방향 바이어스 상태를 유지하다가, 펄스 출력이 제거되면 비교적 긴 역회복 구간동안 부하의 커패시턴스 성분에 남아있는 에너지가 방전될 수 있는 전류 패스를 제공한다. 이에 따라 제안된 구조의 펄스 모듈레이터는 기존에 제안된 풀-다운 회로에서 발생하는 발열 손실 또는 별도의 복잡한 제어회로와 같은 복잡한 구조의 문제를 보완하고 빠른 펄스 하강시간을 달성할 수 있다. 본 논문에서는 시뮬레이션을 통해 기존에 제안되었던 풀-다운 저항 방식과 풀-다운 스위치 방식, 제안하는 방식을 비교하여 제안된 구조의 성능과 우수성을 분석하였다.

In this paper, 10kV solid-state pulsed power modulator with high repetition rate is described. The modulator is based on a Marx generator that charges capacitors in parallel and discharges them in series. Twelve IGBTs and capacitors are connected in series to generate output voltages up to 10kV at a repetition rate of 100kHz. The volume of the modulator is 26.1 liters, and its maximum average output power is 10kW. Therefore, the compact design is achieved with a high power density of 380 W/L. Finally, it is confirmed that the pulsed power modulator can operate stably through the experiment results at 10kV 100kHz condition.

최근 미세먼지(PM10 또는 PM2.5)로 인한 인체 유해성 및 실제 피해사례가 인터넷, TV 매체 등에 의해 화두가 됨에 따라 각종 제조, 사업장 및 발전소에서는 미세먼지 배출기준을 충족하기 위한 고효율 집진 기술이 필요로 되고 있는 상황이다. 고압 코로나 방전에 의해 미세먼지를 포집하는 고전압 하전방식 집진장치의 경우 전류를 광범위로 조절 가능하며 역전리 방지에 탁월하여 고효율의 집진이 가능하다. 본 논문에서는 기존의 다전원(펄스전원, 기본전원)을 이용한 마이크로 펄스 하전방식이 아닌 공진형 컨버터와 고압 트랜스포머, 배전압 회로를 적용한 고전압 단전원 제어 하전방식 및 이를 이용한 고전압 전압원의 저속 스위칭 제어기법을 제안하고, 실제 측정을 통해 제안 방식의 실효성을 검증하였다.

본 논문은 리튬폴리머 배터리를 기반으로 한 40 kV 펄스전원장치의 설계를 다룬다. 기존에 설계된 펄스전원장치는 삼상 380 V AC 입력 전원을 통해 구동되었으나, 이를 배터리 기반 2 kW 용량의 고전압 충전기를 통해 구동하도록 설계한다. 이 고전압 충전기는 44 V 리튬 폴리머 배터리를 기반으로 2 kW의 출력 용량을 갖도록 삼상 델타-와이 변압기 구조의 LCC 공진형 컨버터로 제작된다. 이를 통해 설계된 펄스전원장치는 최대 전압 40 kV, 펄스 폭 1.5 us - 5 us, 최대 펄스 반복율 3 kHz의 사양을 갖는다. 본 논문을 통해 2 kW급 고전압 충전기의 설계 및 분석을 하고 시뮬레이션 결과, 실험 결과를 분석한다. 또한 배터리 기반 40 kV 펄스 전원 장치의 시스템을 설명하며, 저항부하 실험을 통해 안정적인 동작과 성능을 검증한다.

본 논문에서는 옵셋 전압을 이용한 3레벨 인버터의 불연속 PWM 방법을 제안한다. 스위칭 상태에 따른 3레벨 인버터의 출력전압을 벡터공간에서 도시하여 전압 변조 지수에 따른 DC 레일 및 중성단 클램핑 가능 영역을 분석한다. 이를 바탕으로, 3상 전압 지령 크기를 입력으로 받아 중성단의 클램핑 가능 여부를 판별하고 원하는 지점으로 클램핑 시켜주는 옵셋 전압 생성부를 제안한다. 제안된 방법은 공간 벡터 전압 변조 방식에 비해 간단하며, 기존 2레벨 인버터의 불연속 PWM 방식을 기반으로 하므로 구현에 용이하다. 시뮬레이션 및 실험으로 이론의 타당성 및 효과를 검증하였다.

최근 대용량 전력 전송 시스템에서 모듈형 다단 컨버터(Modular Multilevel Converter; MMC)를 이용한 고압 직류(high voltage DC; HVDC) 송전 시스템이 각광받고 있다. 일반적으로, 전압형 컨버터는 AC 단출력전압 합성 방법에 따라 AC 단 전압 사용률이 달라지며, MMC 시스템에 있어서도 마찬가지이다. 따라서, HVDC 송전시스템의 DC 단의 용량이 정해져 있는 경우에도 출력전압 합성 방법에 따라 AC 단으로 공급 가능한 최대 무효전력의 크기를 변화시킬 수 있다. 본 논문에서는 대표적인 전압 변조 방식에 따른 암 에너지 맥동을 수학적으로 분석하였으며, 이를 MMC의 실제 스케일의 시뮬레이션으로 검증하였다.

현재 신재생에너지 발전원은 계속 증가되고 있으며, 발전기의 용량 또한 점점 증가하고 있다. 늘어나는 신재생에너지 발전원에 의해 계통 연계의 중요성이 증대되고 있고 아울러 계통에서 발생할 수 있는 여러 가지 사고로 인한 발전기의 PCS의 고장에 대한 문제 또한 중요해지고 있다. 본 논문에서는 신재생발전원의 용량이 증가함에 따라서 각 스위치의 전기적 스트레스를 줄일 수 있는 3-level NPC 타입의 컨버터회로를 기반으로 이중 전류 제어기를 이용하였고, 계통 사고시에도 강인한 위상 추종 특성을 가지는 DDSRF(Decoupled Double Synchronous Reference Frame 이하 DDSRF)방식의 PPL을 채택하여 시뮬레이션을 진행하였다. 현재 계통의 사고에 의한 사고전압은 ABC 분류에 의해서 크게 A~G 타입으로 나타내고 있다. 본 논문에서는 각 타입별 사고전압의 불평형 지수(Imbalance Factor, 이하 IF)에 따른 중성점 전류의 고조파 성분을 분석하여 도식화 하고자 한다. 이는 계통사고 발생 시 계통연계형 컨버터의 제어 및 계통탈락 여부에 활용 할 수 있을 것으로 예상된다.

본 논문에서는 작은 필터인덕턴스를 갖는 새로운 소프트스위칭 3레벨 Flying Capacitor 컨버터를 제안한다. 제안한 컨버터는 보조 인덕터 La와 보조 커패시터 Ca로 인해 모든 스위치의 ZVS 턴 온을 성취하여 높은 효율을 달성할 수 있고, Flying capacitor로 인해 필터 인덕터에 걸리는 전압이 감소하며 스위치간의 위상차로 인해 동작주파수가 2배가 되어 필터 인덕턴스를 줄일 수 있다. 또한 3레벨 구조로써 800V~1000V의 고전압 응용에서 600V의 Si-MOSFET을 사용할 수 있어 도통손실을 줄일 수 있다. 제안하는 컨버터의 동작원리, 비교분석, 인터리빙 효과를 제시하고 시작품을 통해 본 논문의 타당성 및 성능을 검증하였다.

본 논문에서는 배터리 팩의 모든 셀들이 안전한 전압 범위 내에서 동작하도록 하여 배터리 팩의 가용 에너지를 증가시키기 위한 최대 전류 추정 알고리즘을 제안한다. 제안하는 알고리즘은 셀의 최저 용량, 최대 저항, 단자 전압 정보를 이용하여 모든 셀이 전압 범위를 벗어나지 않는 최대 전류를 추정한 뒤, 순시 정격 전류 인가 시 전압 강하량을 예측하여 특정 셀들만 스크리닝함으로써 정확도를 개선한다. 알고리즘의 유효성을 검증하기 위하여 전기자동차용 배터리 팩 및 주행 전류 프로파일 기반의 시뮬레이션 및 실험을 진행한다.

자동차용 배터리는 초기 용량의 80% 이하가 되면 교체하게 되며, 근간 폐배터리의 수가 폭발적으로 증가할 것으로 예측되고 있다. 폐배터리의 폐기로 인한 환경 파괴를 방지하고 자원을 재활용하기 위해서 자동차에서 나오는 폐배터리를 에너지저장장치(ESS)로 재사용 하는 것에 대한 관심이 높아지고 있다. 폐배터리를 ESS로 재구성하기 위해서는 폐배터리 모듈의 그레이딩을 통해 비슷한 성능의 모듈끼리 모아서 구성하는 것이 매우 중요하다. 배터리 모듈 간의 불균형은 전체 시스템의 성능을 저하시키며, 따라서 비슷한 성능과 잔존 수명을 가진 모듈을 골라내는 일은 폐배터리의 재사용에 있어서 첫 번째 선결 과제가 된다. 본 연구에서는 폐배터리의 상태 및 잔존수명평가를 위해 배터리 모듈의 임피던스 스펙트럼을 측정할 수 있는 장비를 개발하였다. 폐배터리 모듈에 AC 섭동을 인가하고 이를 측정하여 임피던스 스펙트럼을 계산할 수 있는 하드웨어와 소프트웨어를 개발하였다. 개발 장비는 60V이하의 폐배터리 모듈의 임피던스 스펙트럼을 0.1Hz에서 1kHz까지 측정 가능하며, 측정 결과를 바탕으로 커브 피팅을 통해 등가회로의 파라미터도 계산할 수 있다. SM3에서 얻어진 폐배터리 모듈을 이용하여 측정한 임피던스 스펙트럼을 상용장비인 BIM2로 측정한 결과를 비교하였고, Reduced Chi-Square를 이용한 분석결과 두 데이터가 거의 일치함을 알 수 있었다.

배터리의 상태를 추정하기 위해 전압과 전류 데이터는 사용자가 센서를 통해 얻을 수 있는 정보이며, 이때 노이즈 성분이 포함된 전압 및 전류 데이터는 배터리의 상태 추정을 할 때 정확도를 크게 감소시킬 수 있다. 기존의 확장 칼만필터(EKF, Extended Kalman Filter)를 사용하여 노이즈 성분이 포함된 데이터를 통해 배터리의 상태를 추정했을 때는 노이즈의 영향으로 인해 추정 정확도가 떨어진다. 본 논문은 적응형 칼만 필터(AKF, Adaptive Kalman Filter)를 사용하여 노이즈 분산값을 업데이트 해줌으로써 SOC추정 성능을 향상시켰다. 실험 및 배터리의 모델링은 21700 NMC 고용량 배터리를 사용하였으며, 배터리의 전압에 임의의 노이즈 성분을 추가하여 배터리의 SOC를 추정 정확도를 검증 하였다.

ESS의 데이터에 노이즈가 발생하였을 때 배터리의 상태를 정확하게 추정하는 것은 어려운 부분이며, 부정확한 배터리 상태 추정은 시스템의 안전성 및 신뢰성을 하락시킬 수 있다. 실제 사용되는 시스템의 대부분의 데이터에는 노이즈가 발생하며, 이러한 노이즈를 고려하여 배터리의 상태를 정확하게 파악하는 연구는 매우 중요하다. 본 논문에서는 주파수 조정 용도로 ESS가 사용되었을 때 배터리의 운전 패턴을 생성하고, 입력 데이터에 심각한 노이즈가 발생하였을 때 EKF 알고리즘을 사용하여 배터리의 상태를 정확하게 추정하는 것을 보여준다.

본 논문은 이중 확장 칼만 필터를 통한 SOC (State of charge) 및 용량 추정과 배터리 모델 파라미터를 이용한 폐배터리의 최대 출력을 추정하는 방법을 연구 및 제안한다. 배터리의 단순 전압 측정을 통해 상태를 진단할 경우, 부하 조건에 따라 급격한 전압 상승 및 강하로 인해 정밀한 안전 진단 및 운용에 어려움이 따르지만, 폐배터리는 일반 배터리에 비해 전압 변동율이 크기 때문에 상태 진단에 큰 어려움이 존재한다. 따라서 본 논문에서는 폐배터리의 정밀한 안전진단을 하기 위해 SOC 영역 및 충/방전에 따른 최대 출력을 계산하여 사전에 배터리의 상태를 진단할 수 있는 알고리즘을 제안한다. 또한, 배터리의 노화도에 따른 최대 출력을 실험 및 시뮬레이션을 통해 결과를 제시하여 유효한 방식임을 검증한다.

This paper proposes a grid-tied photovoltaic (PV) system, consisting of Voltage-fed dual-active-bridge (DAB) dc-dc converter with single phase inverter. The proposed converter allows a small dc-link capacitor, so that system reliability can be improved by replacing electrolytic capacitors with film capacitors. The double line frequency free maximum power point tracking (MPPT) is also realized in the proposed converter by using Ripple Correlation method. First of all, to eliminate the double line frequency ripple which influence the reduction of DC source capacitance, control is developed. Then, a designing of Current control in DQ frame is analyzed and to fulfill the international harmonics standards such as IEEE 519 and P1547, $3^{rd}$ harmonic in the grid is directly compensated by the feedforward terms generated by the PR controller with the grid current in stationary frame to achieve desire Total Harmonic Distortion (THD). 5-kW PV converter and inverter module with a small dc-link film capacitor was built in the laboratory with the proposed control and MPPT algorithm. Experimental results are given to validate the converter performance.

태양광발전에서 PV panel의 출력 전압 및 전류는 제한적이기 때문에, 필요로 하는 전원 조건을 충족시키기 위하여 PV panel을 직병렬로 연결하여 PV array를 구성한다. 이때, PV array에 부분적인 그림자가 발생할 경우 최대발전전력은 PV array의 접속 구조와 블록킹 다이오드 유무에 따라 달라진다. 본 논문에서는 PV panel의 직병렬 접속에 따른 PV array의 6가지의 접속 구조와 블록킹 다이오드 유무를 고려하여, 부분적인 그림자가 발생할 경우 발전전력을 극대화할 수 있는 최적의 접속 구조를 제시하고 시뮬레이션과 실험을 통해 검증하였다.

태양광 어레이는 일사량과 온도에 의해 출력 특성이 변화하여 전역 최대 전력 점 추종 기법(GMPPT, Global Maximum Power Point Tracking)을 필요로 한다. 기존의 P&O, IncCond 등의 알고리즘은 음영이 발생한 태양광 어레이에서 전역 최대 전력 점을 추종하지 못한다. 본 논문에서는 태양광 어레이의 전압, 전류와 전력의 상관관계를 이용하여 전역 최대 전력점을 추종하는 기법을 제안한다. 제안된 제어기법은 3kW 태양광 인버터 시스템을 구성하여 시뮬레이션을 통해 타당성을 검증하였다.

태양광발전시스템은 최대의 전력을 생산하기 위하여 PV 패널의 운전을 최대전력점에서 동작하게 하는 MPPT(Maximum Power Point Tracking) 제어가 필요하다. 그중 대표적인 방법인 P&O(Perturb and Observe) 알고리즘은 전류와 전압을 측정하여 계산된 전력의 값이 최대가 되는 전압의 운전점을 찾는다. 그러나 센서의 측정오차로 인하여 발전전력의 계산 및 전압의 제어에 불규칙한 오차가 발생하여 정확한 MPP 운전점을 찾지 못하는 문제가 발생한다. 본 논문에서는 전형적인 맑은 날씨와 흐린 날씨에서 취득한 일사량 데이터와 전류 및 전압 센서의 오차를 고려하여 P&O 알고리즘에 의한 전력 생산량을 시뮬레이션 한다. 시뮬레이션 분석을 통해 실제 날씨 및 센서허용오차 조건에서 MPPT 목표 효율을 극대화할 수 있는 최적의 MPPT 제어주기와 변량전압의 크기를 제시한다.

본 논문은 DC Common 방식의 새로운 Hybrid 시스템에 대해 제안하고 있다. 제안하는 시스템은 주간에 PV를 통해 배터리를 충전하고 야간에는 BESS(Battery Energy Storage System)로 발전하여 추가 배전용량의 증설 없이 신재생에너지의 발전량을 증가시킬 수 있는 시스템이다. 본 시스템은 계통 연계형 및 PV용 전력변환장치로 구성되며 SiC(Silicon Carbide) 소자를 사용하여 손실을 최소화 하였다. 따라서 각 구성품들의 사양과 Destinpower사가 개발한 알고리즘이 적용된 Hybrid 시스템을 소개한다.

본 논문은 전류의 스위칭 리플 저감 향상을 위한 계통연계형 단상 인버터의 LCL 필터 설계방법을 제안하였으며 LCL 필터는 %임피던스 값을 기준으로 전류리플 저감 관점에서 설계하였다. 컨버터 측 필터 인덕터는 인버터의 모듈레이션 인덱스에 따른 정격전류에 대한 스위칭 주파수 전류성분의 리플율을 고려하였으며, 필터 커패시터는 정격 조건에서 흡수되는 무효전력의 크기를 제한하였다. 계통 측 필터 인덕터는 컨버터 측 전류와 계통 측 전류의 스위칭 주파수 성분의 감쇄비를 고려하여 설계하였다. 설계된 LCL 필터를 단상 인버터에 적용하여 전류 제어 안정성 및 전류리플특성을 시뮬레이션을 통해 필터 설계의 타당성을 검증하였다.

본 논문은 BESS용 단상 인버터의 입력에 영향을 미치는 차동모드 노이즈에 대한 모델링을 제안하였으며, 이를 시뮬레이션으로 구현하였다. 이 방법은 적절한 노이즈원과 전달 임피던스 경로를 통해 구현되고, 단상 인버터의 개발 초기 단계에서 EMI 설계 과정을 최적화하여 개발 비용을 줄이는데 도움이 될 수 있다. 노이즈원 전류는 단상 인버터의 IGBT 스위칭에 대하여 모델링하였고, 차동모드 등가 회로를 통해 임피던스 경로를 해석하여 이 두 값의 곱으로 입력에 영향을 주는 차동 모드의 노이즈 전압을 도출하였다. 차동모드 노이즈의 모델링을 시뮬레이션과 실험의 비교를 통해 검증하였다.

계통의 전류 고조파는 전압 고조파에 의해 야기된다고 볼 수 있다. 따라서 전압 고좌에 해당하는 임피던스를 설계함으로써 전류 고조파를 원하는 크기로 제안할 수 있다. 전압 고조파는 직류단 전압, Modulation index 등에 의해서 결정되며, 허용되는 전류 고조파의 크기는 해당 시스템의 용량과 주파수에 따라 달라진다. 본 논문은 더블 푸리에 변환을 통해 전압 고조파를 식으로 풀어 주파수와 변조지수에 따른 정규화 된 전압 고조파 표를 이용해, 임의의 시스템에 적용할 수 있는 L 필터 설계 절차를 제안한다.

Light Triggerd Thyristor (LTT)는 HVDC 및 산업용 스위치 등에 사용되는 대전력 반도체소자이다. 일반적인 Thyristor가 전기적 신호에 의해 trigger 되는 것과는 다르게 LTT는 광신호에 의해 동작하는 소자이다. 본 논문에서는 5,000V, 2,200A 급의 4인치 LTT 소자의 제작 및 전기적인 특성평가 결과를 기술하였다. 4인치 LTT의 구조적인 특징은 전면부 중앙에 광신호가 주입되는 수광부가 위치해 있으며 입력 전류 증폭을 위한 4-단계 증폭 게이트 (gate) 구조를 가지도록 설계하였다. $400{\Omega}{\cdot}cm$ 비저항을 갖는 1mm 두께의 n-형 실리콘 웨이퍼에 boron 이온주입과 열처리 공정으로 약 $30{\mu}m$ 깊이의 p-base를 형성하였으며, 고내압 저지를 위한 edge termination은 VLD (variable lateral doping) 기술을 적용하였다. 제작된 4인치 LTT는 6,500 V의 순방향 항복전압 ($V_{DRM}$) 특성을 나타내었으며, 100V의 어노드전압 ($V_A$)과 20 mA의 게이트전류 ($I_G$)에 의하여 thyristor가 trigger 됨을 확인하였다. 제작한 LTT 소자는 disk형 press-pack 패키지를 진행한 후, LTT의 수광부에 $10{\mu}s$, 50 mW의 900 nm 광 펄스를 조사하여 전류 특성을 평가하였다. LTT 패키지 샘플에 60 Hz 주파수의 광 펄스를 조사한 경우 2,460 A의 순방향 평균전류 ($I_T$)와 $336A/{\mu}s$의 반복전류상승기울기 (repetitive di/dt)에 안정적으로 동작함을 확인하였다. 또한, 펄스 전류 시험의 경우 61.6 kA의 최대 통전 전류 (ITSM, surge current)와 $1,050A/{\mu}s$의 펄스전류 상승 기울기 (di/dt of on-state pulse current)에도 LTT의 손상 없이 동작함을 확인하였다.

에너지 하베스팅은 주변의 에너지를 수확하여 활용하는 기술로 이에 관련한 연구가 여러 분야에서 활발히 진행되고 있다. 마찰전기 나노발전기는 물리적인 움직임이나 마찰을 통해 발생되는 정전기를 이용하여 센서나 웨어러블 디바이스에 활용하는 에너지 하베스팅 기술 중 하나이다. 마찰전기 나노발전기는 ${\mu}W$(마이크로와트) 단위의 미소 전력을 생산함에도 불구하고, 다른 에너지 하베스팅 발전기들과 비교하여 큰 임피던스를 가지고 있어서 전력을 전달하기에 어려움이 있다. 또한 마찰전기 나노 발전기의 출력 전력은 Spike성 Pulse Train의 형태여서 다이오드 정류기가 필요하기 때문에, 정류기의 입력 임피던스와 마찰전기 나노 발전기의 출력 임피던스에 대한 분석을 이용한 임피던스 매칭 설계가 필요하다. 본 연구에서는 다이오드 정류기의 임피던스 모델을 유도하여 마찰전기 나노 발전기의 내부 임피던스와의 매칭을 통해 최대 전력을 전달하는 커패시터와 출력 부하 설계를 목표로 한다. 유도한 임피던스 모델에 대하여 실제 전력 실험을 통해 모델의 유효성과 정확성을 검증하고자 한다.

본 논문에서는 반도체 세정용 플라즈마 발생장치의 인버터 구성에 따른 손실을 비교 및 분석한다. 플라즈마를 유지하기 위해 DC-AC 인버터는 고전압을 출력해야 한다. 따라서 고효율 동작을 위해 각 인버터 구성에 따른 trade-off를 고려한 회로 선정이 필요하다. 이를 위해 20 kW 급 시뮬레이션을 수행하고 이를 토대로 전력 반도체 소자 및 자성체에서 발생하는 손실, 부피, 가격 등 각 인버터 구성에 따른 장단점 분석을 진행한다. 또한 분석 결과를 통해 플라즈마 발생자치에 적합한 인버터 구성 방식을 제시한다.

기존 이동 트레이 카트의 모터를 구동하기 위해 사용되는 외부 전원 장치는 Bus Bar를 사용함으로써 내구성이 떨어지고 잦은 유지보수가 필요하고 모터 구동을 위해 70v 이상의 전압을 필요로 한다. 또한 기존 카트 시스템은 카트 동시배출, 모터 드라이브 대기전력, 발전량 부족 등 다양한 문제를 갖고 있기 때문에 이를 해결하기 위한 방법으로 본 논문에서는 입력을 배터리로 적용시켜 3배 이상 승압이 가능한 배압회로, 카트 동시 배출을 위한 Super Cap String, 발전량 부족을 해결하기 위한 발전기 병렬 연결을 통해 발전량을 증가 시킬 수 있는 시스템을 제안하고 이를 이론적, 실험적 분석을 통해 그 타당성을 검증한다.

본 논문은 방사선 치료에 사용되는 선형 전자가속기(LINAC)의 작동 원리와 구성 등 의료용 LINAC의 전반을 다룬다. 의료용 LINAC은 전자총에서 발사된 전자를 가속기 튜브 내에서 가속시켜 전자빔을 발생시키고, 이러한 전자빔을 금속 표적에 충돌시켜 발생한 X 선을 인체에 조사하는 원리이다. 최근에는 O-arm, C-arm 등 3-D 촬영을 위한 치료기가 개발됨에 따라, 의료용 LINAC의 전자총, 마그네트론 등을 구동하는데 사용되는 고전압 전원장치 또한 소형화와 고밀도화가 요구되는 추세이다. 본 논문에서는 마그네트론 구동을 위한 고밀도 40kV/100A 음극성 펄스 모듈레이터와 정전압 정전류 제어 및 50kV 절연이 가능한 히터 전원장치를 설계 및 제작하였으며, 9.3GHz, 1.7MW X-Band 마그네트론 연계실험을 통해 고효율 고신뢰성의 동작을 확인하였다.

본 논문에서는 시분할 방식에 의한 전이중 통신방식을 사용할 경우 통신속도에 대한 단점을 극복하기 위해 통신신호 레벨에 의한 완전한 전이중 통신방식 구현이 가능한 새로운 통신용 하드웨어 장비를 제안한다. 제안된 통신하드웨어는 2선 방식 통신으로 통신하는 두 장비에서 동일 통신선에 발신신호를 인가함과 동시에 수신 신호를 검출할 수 있는 방식으로 동 시간에 발신과 수신이 가능한 구조이다.

입자가속기는 물질의 미세 구조를 밝히기 위해 기본 입자를 가속, 충돌시키는 장치로 최근 암치료 등 의학적 용도로도 이용되고 있다. 그러나 고속으로 고압을 인가시켜야 하는 장치인 만큼 기존에 명확히 설립된 회로가 없다. 이에 본 논문에서는 Ion gate를 등가회로로 구성하여 Fast Switch 장치의 기본 회로를 제안 및 분석, 실험하였다. 또한 기본 회로에서 발생하는 문제들을 개선하고자 RC Input filter와 기타 파라미터들의 설계와 Fast switch와 Ion gate를 잇는 wire 내의 기생성분을 고찰하였고 Ion gate 구동을 위해 기준이 되는 명확한 Fast switch 회로를 제안한다.

본 논문은 1.8kW (4.5kV, 450mA)출력의 마그네트론을 구동하기 위한 2.5kW (5kV, 0.5A) 고전압 DC 전원장치 설계에 대해 기술한다. 무선 전력 전송을 위한 위상배열 시스템에 이용되는 마그네트론의 경우 인가되는 전압의 리플 최소화는 필수적이다. 본 논문에서는 소프트 스위칭을 기반으로한 400kHz 이상의 스위칭 주파수로 컨버터를 설계함으로써 출력리플을 저감하고 필터성분을 최소화 하여 전력밀도를 높일 수 있도록 한다. 변압기의 누설인덕턴스 만을 이용하여 공진 인덕터를 구현하고 변압기의 기생 커패시터 성분과 직렬로 스택킹 된 출력 정류 다이오드의 전압 밸런싱을 위한 커패시터를 병렬 공진 커패시터로 활용한 LCC 공진형 컨버터 고밀도 설계에 대하여 기술한다. 또한, 공진전류의 Trapezoidal 해석 및 설계를 통해 도전 손실을 줄일 수 있는 LCC공진형 컨버터 기반의 마그네트론 구동전원 설계에 대하여 상세 기술하고 PSpice를 이용한 Simulation 및 실험 결과를 통하여 개발된 전원의 우수성을 검증한다.

본 논문은 파워셀 구조를 기반으로 설계된 양극성 펄스 전원장치에 대하여 소개한다. 파워셀은 풀브릿지 구조를 기반으로 설계되었으며, 833V를 출력하는 각 셀이 직렬로 연결되어 고전압을 생성하는 구조를 갖는다. 모든 파워셀의 방전 스위치를 구동하기 위해서 절연된 전력과 신호의 동시공급이 가능한 게이트 회로 구동방안이 제안되었다. 양극성 펄스 출력을 위한 파워셀의 각 래그의 단락을 방지하기 위한 게이트 회로가 설계되었다. 설계된 양극성 펄스 파워 모듈레이터의 동작을 검증하기 위해 테스트 회로가 구현되었다. 시험회로는 출력전압, 펄스 폭, 반복률 가변 조건에서 테스트 되었으며, 이를 통해 제안하는 양극성 펄스 파워 모듈레이터의 구조 및 게이트 구동회로의 신뢰성이 검증되었다.

본 논문은 광물 탐사를 위한 25kW급 양극성 펄스전원장치에 대해 기술한다. 소프트스위칭 기반의 고효율 LCC 공진형 컨버터와 풀 브리지 기반 양극성 펄스 스위칭부로 구성된 단위 모듈(500V, 12.5A)을 기반으로 설계한다. LCC 공진형 컨버터는 전류의 rms값을 줄이기 위해 공진 전류모양을 사다리꼴 형태로 설계하여 도전 손실측면에서 크게 개선되었고, 높은 전력밀도를 달성하기 위해 변압기의 누설 인덕턴스를 공진 파라메터로 활용한다. 추가적으로, 짧은 펄스폭을 가지도록 설계된 게이트 구동 회로는 출력을 DC에서 8kHz의 넓은 주파수 범위에서 동작시킬 뿐만 아니라 게이트 신호를 전달하기 위한 변압기의 사이즈를 줄이기 위해 제안된다. 단위모듈 형태로 개발된 양극성 펄스전원장치는 4개의 모듈이 직병렬로 결선되어 부하조건에 따라 Grounded dipole mode (2kV, 12.5A) 또는 Loop mode (500V, 50A)로 동작한다. 4모듈 직병렬 운전 시 발생하는 모듈 간 전압 불균형 문제를 해결하기 위해 메인 변압기에 보상권선이 감긴다. 본 논문에서는 개발된 양극성 펄스전원 장치의 설계를 저항부하 실험 및 태백산 탐사시험 결과를 바탕으로 검증한다.

본 논문은 철도 차량용 보조전원 장치의 부피 저감을 위하여 펄스 폭 제어가 포함된 공진형 LLC 컨버터를 제안한다. 철도 차량용 보조전원 장치는 가선에 연결되어 객차의 각종 전원을 공급하는 장치로써 객실 내의 전원과 절연이 필수적이다. 따라서 고효율의 절연형 DC/DC 컨버터인 LLC 컨버터가 적용되어 있으나, 가선의 큰 입력전압 변동에 대응하기 위해 스위칭 주파수의 변조 폭이 넓어질 뿐 아니라 제어 난도가 증가하는 단점을 가진다. 이러한 LLC 컨버터의 단점을 보완하기 위해 Boost+LLC 또는 Buck+LLC 컨버터의 두 단계의 전력변환을 통해 Boost 또는 Buck 컨버터가 LLC 컨버터의 입력전압을 제어하며, LLC 컨버터는 항상 공진 주파수에서 동작하도록 제어하는 시스템이 주로 사용된다. 본 논문은 3레벨 LLC 컨버터에 펄스 폭 변조를 적용하여 입력전압 제어를 달성하며, 이를 통해 기존의 시스템보다 부피 저감을 달성하는 방안을 제안한다. 제안된 방법은 전력변환 모의해석 프로그램인 PSIM 및 Matlab을 통해 검증되었다.

본 논문에서는 대형수소전기화물차용으로써 CI(Coupled Inductor)를 적용한 7kW급 LDC(Low-Voltage DC-DC Converter)를 제안한다. ZVS(Zero Voltage Switching)를 통한 소프트 위칭을 위해 위상천이(Phase shift) 방식으로 제어하고 SiC MOSFET을 사용함으로써 높은 스위칭 주파수와 역회복전류의 손실 저감을 통해 효율을 증대시킨다. 아울러 변압기를 2개로 나누어 자기 소자에 가해지는 부담을 줄이는 동시에 병렬 회로 사이에 CI를 연결하여 각 자기 소자 간의 전력 균형을 유지한다. 제안한 회로에 대한 실험 결과를 발표한다.

This paper proposed a three-channel transformer-type power regulator to control the heater temperature by adjusting the voltage across the heater for pre-heating and the post-heating procedures of the material welding. The experimental results are carried out to verify the performance of three-channel heater temperature control for the heat treatment.

제안하는 모듈을 기반한 고승압 및 고용량 DC/DC 컨버터는 직류 탭리액터를 인터리브드 형태와 결합한 승압형 컨버터를 모듈화하여 변압기 턴비를 작게 할 수 있고 스택을 통해 고승압에 유리하다. 연료전지 응용분야에 적용가능하며 추후 양방향제어를 통하여 전기자동차와 같은 견인구동 응용분야에도 적용할 수 있는 장점이 있다.

Vienna rectifier is used for telecom power applications because of its simple structure, high efficiency and high power density. This rectifier is also suitable to obtain a high voltage DC output. This paper describes the analysis and design of a single-phase module of a Vienna rectifier to obtain 750VDC output. The simulation and experimental results are provided to verify the theoretic analysis and design.

본 논문은 친환경 전기차용에 적용되는 있는 고밀도 LDC(Low-Voltage DC-DC Converter) 전력변환장치의 PCB구조와 스위칭소자에 따른 PCB의 발열특성을 해석한다. 전력변환장치 PCB사이에 알루미늄 플레이트를 적용하여 다면 방열경로를 통한 PCB방열특성을 비교하고, 또한 기존 Si-FET와 낮은 온 상태 도통저항을 가지는 GaN-FET 반도체디바이스를 적용한 전력변환장치의 PCB 방열특성을 시뮬레이션을 통해 비교 및 검토하였다.

본 논문에서는 SiC MOSFET를 적용한 전기자동차용 LDC의 개발에 대해 다룬다. SiC MOSFET는 기존 Si 계열의 전력 반도체 소자에 비해 고주파 동작이 용이하며 스위칭 손실이 낮아 고효율, 고전력밀도 설계가 가능하다는 장점을 갖는다. 본 논문에서는 SiC MOSFET를 이용한 LDC의 설계에 대해 서술하고, 이를 시뮬레이션 및 실험을 통해 검증하였다.

본 논문에서는 SiC MOSFET을 적용한 10kW급 배터리 충전장치용 3상 PWM 정류기를 개발한다. 개발한 정류기는 3상 Bridge에 IGBT를 대체할 수 있는 WBG 전력반도체 SiC MOSFET을 적용하여 스위칭 주파수 향상 및 고전력밀도를 달성하였다. 개발한 10kW급 3상 PWM 정류기의 효율 및 THD 성능을 실험을 통해 검증한다.

본 논문은 기존 2레벨 인버터와 비교하여 고전압에서 고효율과 절반의 전류리플을 가지는 MNPC 모듈을 적용한 태양광 인버터 개발 내용에 대해 서술한다. 개발한 MNPC 모듈을 적용한 태양광 인버터의 입력 전압 사양은 600~1000V이며, 출력은 3상 380V, 25kW로 설계하였다. 설계된 인버터의 성능은 PSIM 시뮬레이션을 통해 검증하였다.

본 논문에서는 3KW급 전력변환장치에 적용 가능한 650V급 GaN FET를 사용하여 Half-bridge 구조의 개발보드를 설계 및 제작하고, Double pulse test 실험을 통해 Turn-on 및 off 시스위칭 특성을 분석하였다. 또한 동기정류식 Buck 컨버터에 GaN FET을 적용하고, 유사한 전압 및 전류 정격의 Si MOSFET 소자와 시스템 효율을 비교하여 GaN FET 전력반도체의 성능을 평가하였다.

본 논문에서는 직렬 연결 구조의 밸런싱 회로에 대한 정상상태 분석과 소신호 분석 및 제어기 설계를 진행하였다. 부하의 직렬 연결 구조는 전체 시스템의 도통손실을 감소시켜 효율을 극대화 할 수 있기 때문에 최근에 많이 연구되고 있다. 해당 구조는 직렬 연결된 부하들의 불균형을 맞춰주는 밸런싱 회로가 필수적인데, 이 회로의 특성 및 제어기가 전체 시스템의 동작 특성을 결정한다. 본 논문에서 진행한 밸런싱 회로의 소신호 분석을 바탕으로 직렬 연결된 2개의 부하와 밸런싱 회로의 전류 모드 전압 제어기를 설계 하였다. MATLAB과 PLECS 시뮬레이션 결과, 두 모델링의 결과가 0.13 % 이하의 오차를 가지는 것을 확인 하였으며, 이를 통해 해당 분석이 타당함을 검증하였다.

본 논문에서는 기존 철도, 차량의 급가속 및 언덕주행에서의 배터리의 낮은 전력밀도특성을 극복하기 위한 배터리-슈퍼커패시터 하이브리드 시스템의 연구를 발열 시에 유사한 특성을 가지는 무선발열가전에 적용한다. 또한, 기존의 토폴로지와 제어기법에 대하여 분석하고 무선발열가전에 적합한 제어 알고리즘에 대하여 고찰한다.

본 논문에서는 무선전력전송 시스템 중 보상회로의 구조가 간단하고 정전압 출력특성을 가진 SP보상구조의 보상회로의 설계에 대해 다룬다. 시스템 특성에 따라 능동적으로 효율 및 송수신패드의 사이즈를 증감 시킨 수 있는 알고리즘을 제안하고 이를 2kW급 Prototype 하드웨어에 적용하여 알고리즘의 타당성을 검증한다.

본 논문에서는 태양광 발전 시스템에 적용되는 단상 및 3-레벨 부스트 컨버터의 특성을 비교 분석 및 구현한다. 기존의 전통적인 단상 부스트 컨버터와 3-레벨 부스트 컨버터를 전력밀도와 효율 측면에서 비교 분석하고 이를 Simulation 및 20kW급 프로토 타입 구현을 통해 검증한다. 실험을 통해 3-레벨 부스트 컨버터가 단상 부스트 컨버터에 비해 0.5% 높은 효율과 17% 높은 전력밀도를 가지는 것을 확인하였다.

2차측 Multi-winding구조의 LLC공진형 컨버터는 교차조절(Cross-regulation) 특성에 의해 각 출력의 부하의 변화에 따라 출력전압의 불균형 문제가 있다. 본 논문에서는 2차측 Multi-winding 구조의 LLC공진형 컨버터에서 나타나는 교차조절 특성을 이론적으로 분석하고 240W급 LLC공진형 컨버터를 이용하여 실험을 진행한다. 실험 결과를 통해 출력 채널 수의 증가에 따른 교차조절 특성에 대해 고찰한다.

본 논문에서는 AC 센서를 사용하는 전기자전거용 탭 인덕터 부스트 컨버터 시스템을 제안한다. 일반적으로 인덕터 전류 측정을 위해서는 DC 센서를 사용한다. 왜냐하면, AC 센서를 사용하여서 인덕터 평균 전류 크기를 측정하면 평균 전류 크기가 0이기 때문에 실효성이 있는 평균 전류 크기를 측정할 수 없다. 하지만 탭 인덕터 부스트 컨버터의 경우에는 부스트 컨버터 스위치가 닫혔을 때와 열렸을 때의 인덕터값이 달라져서 AC 센서로 측정되는 인덕터 전류 크기가 0이 아니고 AC 센서 측정값과 탭 인덕터의 턴 비를 이를 이용하여 간단한 계산을 통해 인덕터에 흐르는 평균 입력 전류 크기를 계산할 수 있다. 알 수 있다. 제안되는 시스템은 프로토타입 하드웨어로 설계되었으며 본문의 실험을 통해서 검증되었다.

본 논문은 입출력 전력품질이 우수하고 전압별 시리즈화가 용이한 고전압 대용량 전동기 구동용 H-브릿지 멀티레벨 컨버터의 직류 전압 변동 억제를 위한 전압변조 방법에 관하여 기술하였다. H-브릿지 멀티레벨 컨버터의 Phase-shifted PWM에 의해서 전동기 무부하 구동 조건에서 유효전력이 Negative로 전이해서 전력이 전동기에서 컨버터로 유입되어 특정 파워 셀 직류 전압이 상승하는 현상이 발생한다. 따라서, 개발 파워 셀 위상 전이량을 일정 주기마다 변경하여 회생된 에너지를 H-브릿지 멀티레벨 컨버터의 모든 파워 셀에 분산시켜 파워 셀 직류 전압 상승을 억제하였다. 제안된 방법의 타당성과 실용성은 실용량 제품의 현장 적용 시험을 통하여 입증하였다.

본 논문은 넓은 출력전압 범위와 High Power Density를 위한 절연형 HMF PFC(Isolated Harmonic Modulation PFC)를 제안한다. 제안된 PFC는 변압기 leakage inductance를 회로에 적용시켜 switching device의 voltage stress를 효과적으로 줄일 수 있는 voltage-fed형태의 ful-bridge구조를 기반으로 한다. 출력 측 CV(Constant Voltage) control을 통하여 출력 혹은 link 전압을 load 변동에 상관없이 일정 유지시켜준다. 또한 CC(Constant Current) control 방식을 사용하여 출력 측 battery 특성 조건이 변동되어도 일정하게 충전시켜 줄 수 있도록 한다. HMF 제어방식을 적용한 3.3kW Prototype을 통해 이를 입증한다.

본 논문에서는 인덕터와 커패시터(LC)를 이용한 새로운 전압 밸런서(VB)를 제안한다. 제안한 VB는 하프-브리지 및 Neutral-Point-Clamped 구조처럼 이중 출력을 가진 Dual-Active-Bridge (DAB) 컨버터에 적용될 수 있다. 제안한 VB는 추가적인 스위칭 소자를 사용하지 않더라도 출력 부하 조건에 관계없이 출력 전압 평형을 유지할 수 있다. 제안한 VB를 사용할 때, 변압기와 출력의 중성점 사이에 LC가 추가되지만, 컨버터의 PWM 방식과 동작은 기존과 대부분 동일하다. 따라서, 제안한 VB를 사용하는 이중 출력 DAB 컨버터는 기존 이중 출력 DAB 컨버터의 장점을 대부분 유지한 상태로 출력 전압 평형을 달성할 수 있다. 3 kW 시제품을 제작하여 제안한 VB의 성능을 검증하였다.

본 논문에서는 MVDC(Medium-Voltage DC) 차단기의 성능평가를 수행하기 위해 사용되는 단락 시험 설비의 새로운 구조를 제시한다. 단락 시험 설비는 직류 고전압과 고전류를 발생시키고 이러한 조건에서 차단기의 개폐 성능을 검증한다. 고전압과 고전류를 단일 회로로 합성하는 구조의 경우, 단락 시험 설비의 규모와 전력용량이 매우 크다. 제시하는 단락 시험 설비는 별개의 회로인 고전류원과 고전압원으로 구성된다. 각 회로에서 직류 고전압과 고전류를 발생시켜 단락 시험을 수행하는 구조이다. 제시하는 단락 시험 설비의 구조와 동작 원리를 설명하고 시뮬레이션 분석을 통하여 그 성능을 검증하였다.

ITER CS, VS, CC AC/DC Converter는 4상한 동작을 하며, PCS(Plasma Control System)에서 명령하는 출력 전압 제어를 컨버터 교류 입력 전압 변동을 보상하는 Feed-forward 방식을 사용한다. Feed-forward 제어를 위하여 교류 입력 전압에 대한 실시간 정밀 측정이 가능한 RMS 계산이 필요하다. 본 논문은 RMS 연산에 대한 개선된 방법을 제안하면서 시뮬레이션과 실험을 통해 해당 알고리즘을 검증하였고 이에 대한 내용을 논의하고자 한다.

본 논문에서는 모듈러 멀티레벨 컨버터(Modular Multilevel Converter, MMC) 고압직류송전(High Voltage Direct Current, HVDC)의 전도 손실 계산을 위한 반도체 스위치 V-I 특성 곡선 근사 방법을 제안한다. 일반적으로 V-I 특성 곡선은 정격 전류 구간에 대해서만 선형화하여 사용하지만, MMC HVDC의 경우 암 전류의 직류 오프셋에 의해 V-I 특성 곡선의 비선형 구간에서 손실 계산에 오차가 크게 나타난다. 따라서 본 논문에서는 암 전류의 부호에 따라 별도의 V-I 특성 곡선 근사를 적용하여 MMC HVDC의 전도 손실 계산의 정확성을 향상하는 방안을 제안한다. 전도 손실 계산 결과는 PSCAD 시뮬레이션으로 취득한 손실 값과 비교하여 결과를 검증하였다.

본 논문에서는 고전압 커패시터 충전용 3상 LCC 공진형 컨버터를 설계하고 제작하였다. 고전압 커패시터 충전시간과 충전전압간에 선형성을 확보하기 위하여 컨버터는 충전 전 구간에서 정전류원으로 동작하도록 설계되었다. 공진탱크 설계를 위해서 FHA(Fundamental Harmonic Analysis) 기법을 이용하여 첨예도(Q; Quality factor)와 기저 주파수 변동에 따른 입출력 전류이득특성을 도출하였고 이를 바탕으로 28.8kJ/s의 충전속도를 가지며 최대 충전전압은 10kV 인 3상 LCC 공진형 컨버터를 제작하였다. 제작된 컨버터는 10kV, 600kJ 규격의 12mF 고전압 커패시터를 이용한 충전 실험을 통해 설계의 타당성을 확인하였다.

The Pohang Light Source (PLS) - II is a 3 GeV third-generation synchrotron radiation facility. To inject electron beam from LINAC, a kicker modulator system and kicker magnets are installed in the PLS-II storage ring tunnel. The injected beam then falls into the storage ring beam dynamic aperture. This paper describes the design and implementation of the solid-state kicker modulator for PLS-II. The solid-state kicker modulator is consisted of high voltage solid state switch stacks. the technical considerations of the solid-state switch stacking for kicker modulator is discussed. The achieved capability of the solid-state kicker modulator demonstrates that is fulfills the design requirement of providing half-sine pulsed current of 10kA (peak), 6us (Base-width), with jitter < 2ns (Standard deviation). simulation and experimental results are presented to demonstrate the performance of the solid-state kicker modulator.

현재 화석연료 고갈과 미세 먼지 등의 환경 문제는 전 세계적인 이슈가 되어가고 있으며, 이에 따라 태양광, 풍력 등 신재생 에너지 사용 및 설치가 늘어나고 있다. 반면에, 다양한 분산 전원의 증가로 인해, 계통 불안정 문제 역시 전면에 대두되고 있으며, ESS등 계통 보조 시스템에 대한 관심과 실제 설치는 점점 선택이 아닌 필수적 조건으로 자리잡고 있다. 시장의 확대에 따라, 해당 시스템의 신뢰성과 효율에 대한 관심 역시 증가되고 있으며, 최대한의 성능을 위해 태양광 및 ESS등의 전압은 LV(Low Voltage)의 한계점인 1500V를 달성하였고, 이에 따라 ESS와 PCS역시 해당 전압에서의 동작 및 효율적인 동작 및 설치를 위해 발전하고 있다. 본 논문에서는 이러한 상황에 맞춰 효율적인 PCS 개발을 위한 방안을 제안하도록 한다.

본 논문에서는 직렬-직렬(SS) 보상 구조를 가지는 양방향 무선전력전송 시스템의 비통신 전력전송 제어 방법에 대해 소개한다. 또한 2차단에서의 전력 전달 제어에 1차단의 위상의 필요함을 보이며, 이를 도출하기 위한 20kHz 전류 센싱 방법에 대해서 다룬다. 시뮬레이션과 실험 파형을 통해 소개한 제어 변수와 고주파수 전류 신호 센싱의 방법의 타당성을 증명하였다.

본 논문은 전력부하 불평형 개선을 위한 전기철도용 전력보상장치의 모델예측 전류제어 알고리즘을 제안하였으며, 시뮬레이션을 통해 단상 3-Level 컨버터의 모델예측 전류제어 알고리즘 성능을 검증하였다.

This paper proposes the operation scheme and control method for a four-level hybrid half-bridge flying-capacitor inverter (4L-HHBFCI). With in-phase disposition level-shifted modulation (IPD), the flying capacitor voltage ripple is less than 1% of the reference value, while the line-to-line voltage total harmonic distortion is 23.27% at unity modulation index. The performance and effectiveness of the proposed inverter operation have been verified by simulation results.

In this paper, a three level duty cycle controlled half bridge LLC converter for EV charger application is presented. The topology and operating regions of the converter are discussed. The equations of the converter are derived in time domain. A small signal model of the converter is developed by perturbation and linearization of the steady state model about their operating point using Extended Describing function.

철도 변전설비를 위한 싸이리스터 듀얼 컨버터 시스템은 기존의 다이오드 정류기로 구성된 변전설비 시스템과는 다르게 전동차 제동 시 발생하는 에너지를 안정적으로 계통(22.9kV)에 전달 가능하다. 본 논문에서는 싸이리스터 듀얼 컨버터의 실증 시험을 통해 기존에 제안된 제어기법을 검증하였다. 실증 시험의 경우 부산 호포 차량기지(전동차 6량 1편성) 시험용 전동차가 기동 시 싸이리스터 듀얼 컨버터에서는 882kW의 에너지를 공급하며, 제동 시 시험용 전동차에서 싸이리스터 듀얼 컨버터로 756kW의 에너지가 회생되는 것을 확인 및 분석하여 본 시스템의 타당성을 검증하였다.

본 논문은 커플드 인덕터를 활용한 인터리브드 벅-부스트 전압밸런서를 제안한다. 기존 인터리브드 벅-부스트의 경우 부하 전류 리플을 줄이기 위해 다수의 자성소자를 사용하여 부피가 커지는 단점이 존재한다. 제안하는 방식은 기존 토폴로지에 비해 자성소자 수 및 인덕턴스를 줄일 수 있어 전체 토폴로지의 부피가 작아지는 이점을 갖는다. 본 논문에서는 인터리브드 벅-부스트 형 전압밸런서를 위한 커플드 인덕터 설계 사항 및 이점들을 제시한다.

본 논문에서는 3-Level Neutral-Point-Clamped (NPC) 인버터의 중성점 리플 전압 예측 기법을 제안한다. 산업용 계통 연계형 인버터의 경우, 계통 규정을 만족하기 위하여 전압 강하와 같은 계통 사고 발생 시 계통에 협조할 수 있도록 무효전류 보상이 요구된다. NPC 인버터는 두 개의 커패시터가 직렬로 이루어진 구조로 무효전류 출력 시 상단과 하단의 커패시터 전압에 3차 중성점 리플 전류로 인해 중성점 리플 전압이 발생한다. 따라서 중성점 리플 전압을 고려하여 출력 전류에 보상하지 않으면 무효전류의 품질에 악영향을 끼칠 수 있다. 본 논문에서는 하나의 DC 전압센서를 통하여 중성점 전류를 예측하고, 중성점 리플 전압을 보상하는 알고리즘을 제안한다. Hardware In the Loop (HIL) Simulation을 통하여 본 논문에서 제안한 알고리즘의 타당성을 검증한다.

본 논문은 분산전원의 증가로 복잡해진 배전 계통의 효율적인 운영을 위해 배전선로의 재구성을 연구하며, 각 배전선로를 연계하기 위해 능동위상제어기를 이용하여 배전선로간의 연계방안을 제안한다. 능동위상제어기의 개념을 설명하고, 배전 선로의 연결을 위해 연계 지점의 전압 크기와 위상을 동기화하는 방법을 제안한다. 제안한 방법은 시뮬레이션을 통해 검증한다.

급격한 전력 수요의 증가로 인한 송전 용량 부족 시, 수용가에 원활한 전력 공급을 위하여 타 배전 선로와 연계 운전을 통해 부족한 전력 공급이 이루어진다. 이때 각각의 연계 지점 전압 정보가 불일치할 시, 선로에 돌입 전류 및 순환 전류가 야기되어 안정적인 전력 공급에 어려움이 있다. 문제 대책 방안으로 선로에 SSSC(Static Synchronous Series Compensator) 기반의 능동 제어기를 구축하여 배전망을 재구성함으로써, 전압 안정도를 향상시킨다. 따라서 본 논문에서는 제어기의 최적화된 용량 선정을 통하여 효율적인 연계 운영을 시행하였으며, 제안하는 이론을 Simulation Tool을 통해 검증하였다.

본 논문에서는 전기자동차 온-보드 충전기용 단상전력변환시스템에서 능동전력디커플링 회로를 병렬로 연결하는 시스템 구조 및 그에 대한 제어 방법을 제시한다. 제안하는 시스템은 전기자동차 구동 인버터의 전력반도체와 구동모터의 고정자를 이용하여 능동전력디커플링 회로를 구성함으로 추가적인 부품을 최소화하고 전체 시스템의 전력밀도를 높임과 동시에 가격상승을 억제한다. 제안한 방식의 성능은 MATLAB/Simulink 시뮬레이션을 활용한 결과를 통해 비교 분석하였다.

본 논문에서는 전기자동차용 단상 양방향 온보드 충전기를 위한 Cycloconverter-type high frequency link 컨버터에 Si-IGBT와 SiC-FET을 적용하여 전력반도체의 전력 손실을 예측하고 비교하고 분석한다. 와이드밴드갭 전력반도체 중 하나인 SiC-FET은 기존 Si기반의 IGBT를 대신하여 사용될 전력반도체로써 각광 받고 있다. 또한, 낮은 온-저항으로 인해 적은 전력손실과 고주파 스위칭을 통한 직류단 필터의 크기감소를 통해 높은 전력밀도를 달성할 수 있다. 이에 Si-IGBT와 SiC-FET을 Cycloconverter-type high frequency link 컨버터에 적용하여 전력손실을 PSIM thermal module을 통해 시뮬레이션하고 비교 분석한다.

본 논문은 전기철도용 전력보상장치로 사용되는 단상 3레벨 인버터를 제작하였으며, 단상 3레벨 인버터의 유 무효 전력제어기를 설계하였다. 단상 3레벨 인버터는 유 무효전력을 제어하기 위해 가상 동기좌표계 축 상에서 PI 제어기를 통해 전류제어를 수행한다. DC 링크 제어는 3레벨 인버터를 고려할 때 DC 링크 전압의 상단부와 하단부 전압의 평형상태를 유지하기 위해 제어하는 밸런싱 제어기를 포함한다. 10kVA 단상 3레벨 인버터 프로토타입을 설계하였으며, 안정한 유 무효전력제어 특성 실험 결과를 통해 단상 3레벨 인버터의 설계 및 제어 동작의 타당성을 검증하였다.

본 논문에서는 MMC (Modular Multilevel Converter) 기반 HVDC (High Voltage Direct Current) 시스템을 위한 서브모듈 시험회로를 제안한다. 서브모듈 시험회로는 MMC 기반 HVDC 시스템의 한 암(arm)의 전류를 모사한 서브모듈 시험전류를 만들어 서브모듈 성능시험을 하기 위한 것이다. 본 논문에서는 시험회로의 인덕턴스를 줄이기 위해 5 레벨 인버터를 사용한 새로운 방식의 회로를 제안한다. 시뮬레이션을 통하여 제안하는 서브모듈 시험회로의 타당성을 검증하였다.

본 논문에서는 LCL 필터를 사용하는 계통연계형 인버터에서 시스템을 안정시키기 위해 피드백 경로에 2차 저역 통과 필터(LPF)가 사용되었을 때 전류센서의 위치에 따른 출력 전류의 고조파 성분을 분석한다. LCL 필터를 사용하는 계통 연계형 인버터에서는 필터의 공진으로 시스템은 불안정해 지기 쉬우며 또한 안정조건은 전류센서의 위치에 따라서 바뀐다. 전류센서의 위치에 따라 바뀌는 계통측 전류의 고조파 성분을 시뮬레이션을 통해 분석한다.

배터리의 수명에 영향을 주는 충전기의 성능이 중요하기 때문에 DC-DC 컨버터의 손실 저감은 곧 충전기의 성능 향상과 직결된다. 이에 따라 본 논문에서는 DC-DC 풀브릿지 부스트 컨버터에 액티브 클램프 회로를 추가하여 ZVS 동작을 통해 스위치 턴 온 시 생기는 전력 손실을 저감한다. 그로써 EV 배터리 충전기의 향상된 성능을 시뮬레이션을 통해 검증한다.

This paper explores the power distribution problem of parallel-connected inverter system which supplies auxiliary power for railway facilities. We propose a droop control method which facilities power distribution and restrain of voltage drop by tracking the average power control command by adjusting the virtual impedance. The performance of proposed droop method is verified by the PSIM simulation.

High Voltage Direct Current (HVDC) 시스템은 고압 직류 송전을 위한 시스템으로서 단위 유닛인 서브모듈로 구성된 모듈형 멀티레벨 컨버터 구조를 갖는다. 서브모듈의 신뢰성 확보 및 설계 검증은 HVDC 시스템의 성능과 효율, 크기를 결정짓는 중요한 요소이다. 본 논문에서는 (주)효성이 개발하는 200MW 모듈형 멀티레벨 컨버터 서브모듈의 성능을 검증하기 위한 특성시험을 나타낸다. 특성시험을 통해서 개발 중인 서브모듈의 성능과 보호동작을 검증한다.

본 논문에서는 3.3 [kW] on-board charger (OBC) 용 phasw-shifted full-bridge (PSFB) 컨버터의 고효율 및 고전력 밀도 달성을 위한 스위칭 주파수 설계 방안을 제안한다. 스위칭 주파수에 따라 달라지는 손실 양상 및 전력 밀도에 대해 분석하기 위해 각 스위칭 주파수 별 반도체 소자 손실과 수동 소자 손실을 계산하고, 수동 소자의 부피 변화에 따른 전력밀도 변화를 분석한다. 분석 결과를 바탕으로 고효율 및 고전력밀도 달성을 위한 시스템 설계 포인트를 선정하고 시뮬레이션을 통하여 설계 결과를 검증한다.

본 논문은 전기자동차용 8.1kW/L의 높은 전력밀도를 갖는 저전압 DC-DC 컨버터(Low-voltage DC-DC converter, LDC)의 설계 방법을 제안한다. 넓은 전압범위에서 높은 전력밀도를 성취하기 위해 위상천이 풀-브릿지(Phase Shift Full-Bridge, PSFB) 컨버터의 2차측 토폴로지 후보군의 비교를 통해 전류-더블러 토폴로지로 토폴로지가 선정되었다. 또한 자속 상쇄 기법이 적용된 매트릭스 변압기를 적용한 PSFB 컨버터와 냉각기의 구조설계를 통해 8.1kW/L의 전력밀도를 달성하였으며 1.8kW 시작품을 제작하여 성능을 검증하였다.

High Voltage Direct Current (HVDC) 시스템은 고압 직류 송전을 위한 시스템이다. 고압 직류 송전을 위해서는 전력변환기가 교류전력을 직류전력으로 변환해주어야 하는데, 최근에는 모듈형 멀티레벨 컨버터(Modular Multilevel Converter, MMC)가 많이 적용되고 있다. 모듈형 멀티레벨 컨버터는 단위 서브모듈이 직렬로 구성되어야 하는데 기구적으로 하나의 밸브 구조물에 6개의 서브모듈이 일정한 간격을 두고 위치하게 된다. 모듈형 멀티레벨 컨버터의 특징 중에 하나는 예비모듈이 구성되어 가용율을 높일 수 있다는 것이다. 본 논문에서는 서브모듈의 IGBT 폭파에 의해 발생되는 플라즈마가 주변 서브모듈에 도달해 절연파괴를 발생시키는지 확인하였다.

자기유도 무선전력 전송 (Inductive Power Transfer, IPT) 시스템에서 송 수신패드의 결합계수 k는 송신패드와 수신패드의 이격거리에 따라 가변된다. 송 수신패드의 결합계수에 따라 IPT 컨버터의 동작특성이 바뀌기 때문에, 일반적인 스위칭 주파수 제어 방법으로는 IPT 컨버터의 정상 동작 영역이 제한된다. 본 논문에서는 송 수신패드의 결합계수 계수에 따라 풀브릿지 구조의 IPT 컨버터 1차 측을 풀브릿지 또는 하프브릿지로 제어하여 동작 가능한 결합계수 범위를 확장할 수 있는 제어 방법을 제안하고, LCCL-S 구조의 IPT 컨버터에 적용하여 실험을 통하여 제어 방법의 타당성을 검증한다.

본 논문은 Polymer Dispersed Liquid Crystal(PDLC)의 구형파 구동방식에 따른 전기광학적 특성을 비교한다. 현재 PDLC는 변압기를 사용하여 전압가변이 힘들어 ON/OFF 기능으로만 사용한다. PDLC 구동시스템에 전력변환장치를 적용하면 전압가변이 용이하여 PDLC의 투과도 조절이 가능하다. 구형파 구동방식 중 인버터의 DC Link Voltage를 가변하는 방식과 Duty ratio를 가변하는 두 방식의 전기광학적 특성을 비교하였다. 이를 실험을 통하여 전기광학적 특성을 분석하였다.

본 논문에서는 넓은 충전 전압 범위와 V2G 기능을 갖는 급속 충전기용 DC-DC 컨버터를 제안한다. 제안한 컨버터는 SRC(Series Resonant Converter)와 2상 Buck/Boost 컨버터로 구성된 2-stage 구조로써 넓은 충전 전압 범위에 적합하며, 배터리 충전뿐만 아닌 V2G(Vehicle to Grid) 동작이 가능하다. 또한 2상 인터리빙 방식을 사용함으로써 전류 분담을 통해 소자의 전류 정격 및 출력 필터 사이즈를 낮출 수 있다. 제안하는 컨버터의 시작품 실험을 통해 타당성을 검증하였다.

철교나 석유비축기지 탱크저판 및 각종 매설관로 등 대부분 철 성분 골조는 시간이 경과하면 주변의 환경에 따라 부식이 급격히 일어난다. 이러한 철강재가 부식되는 철강재가 시설물의 주요 구성물이 되고 있는 시설물의 수명을 크게 단축시키는 주요원인이 되고 있다. 이에 대한 대비책으로 방청도료나 코팅을 이용하는 방법과 달리, 전기적으로 전위차를 같게 하여 부식을 방지하는 전기방식법을 적용함에 있어 방식전류가 불균일한 경우 양극 소모가 불균일함에 따라 교체시기 문제를 극복하기 위해 회로 등가 임피던스 추정 및 RF 릴레이 장착한 TB를 이용한 방식전류제어장치를 개발하였다.

본 논문에서는 연료전지용 전력변환 장치에서 높은 승압비를 구현하기 위하여 절연형 풀브릿지 컨버터의 고주파 변압기 2차측을 직렬로 연결한 새로운 DC/DC 컨버터와 이에 적합한 가변 위상변위 스위칭 방식을 제안하였다. 제안된 컨버터는 기존 방식에 비해 정류부와 필터부의 일원화가 가능한 구조로 출력레벨의 증가를 위해 컨버터의 수를 증가 하더라도, 수동소자의 수를 대폭 줄일 수 있다. 제안된 직렬 방식의 컨버터의 출력전압은 기존의 일정위상변위 스위칭 방식으로는 극성이 반대로 되는 구간이 발생하므로, 제안된 전력변환기에 적합한 간단한 가변 위상 변위 스위칭 방식을 적용함으로써, 출력전압의 감소문제를 해결하였으며, 시뮬레이션과 실험을 통하여 제안된 방식의 타당성을 검증하였다.

비상발전기를 사용하여 무정전 시스템을 구성할 경우, 발전기 시스템이 정전을 인식하고 비상발전기의 기동하는 시간동안은 정전이 발생함으로 통상적으로 단주기 ESS와 결합한 UPS 시스템을 구축하게 된다. 이 경우 UPS 시스템 구축을 위한 ESS 시스템과 인버터에 대한 부담이 존재한다. 본 논문에서는 비상발전기와 엔진의 동력전달 부 사이에 플라이휠과 전자식 클러치에 의한 새로운 비상발전기 단독형 UPS 시스템을 제안한다.

대부분의 전력 전자 컨버터에서 사용되는 dc-link 커패시터는 입력 전원과 출력 부하 사이의 순간 전력 차이를 균형화하고, dc-link의 전압 변화를 최소화하기 위해 널리 사용된다. 일부 애플리케이션에서는 유지 시간 동안 충분한 에너지를 제공하는 데에도 사용된다. 하지만 커패시터는 시간이 지남에 따라 전기 및 환경과 같은 다양한 원인에 의해 고장이 발생하여, 전체 시스템의 가용성을 저감 시킬 수 있다. 따라서, 커패시터 고장을 발생시키는 메커니즘에 대한 검토를 통하여 예측적 유지 보수를 수행하여 전체 시스템의 가용성을 개선할 수 있을 것이다. 본 논문에서는 필름 커패시터의 고장 메커니즘, 고장 모드 및 수명 모델 검토 등을 통하여 dc-link 애플리케이션 연구에 대한 명확한 통찰력을 제공하고 필름 커패시터와 그 dc-link 애플리케이션에 대한 과제와 향후 연구방향을 확인하는 역할을 한다.

산업기술의 정밀화, 자동화가 진행됨에 따라 로봇 산업이 발달하게 되고, 로봇에 주로 사용하는 DC 모터 제어의 성능이 더욱 중요해지고 있다. 로봇에 적용되는 소용량 DC 모터의 경우, 전기자 권선의 인덕턴스가 작고 조항이 상대적으로 크다. 저항이 상대적으로 큰 DC 모터의 경우 저항에 흐르는 전류에 의한 전압 강하 성분이 속도에 비례하는 역기전력(Back-EMF)에 비해 무시할 수 없고, PWM 전압에 의한 전류맥동이 커서 평균전류 샘플링이 어렵다. 본 논문에서는 DC 모터의 전기적 모델을 기반으로 속도 제어기의 출력 전압을 결정하는 방법을 제안하였다. 핸드 로봇에 제안된 방법을 적용하여 속도 제어기의 특성을 확인하였다.

최근 친환경 자동차로의 적용을 위한 차량용 전력반도체에 대한 연구개발이 활발히 진행되고 있다. 전압, 전류 등의 기본 성능사양은 선진사(社)의 동등 혹은 유사 수준에 도달하였음에도 아직 수명 내구성과 같은 신뢰성 측면에서는 미비한 실정이다. 이에 본 논문에서는 대용량 전력반도체 모듈의 신뢰성 평가 항목 중 하나인 파워 사이클 시험평가를 위한 파워 사이클러 개발에 대해 논한다. 본 기술개발을 통해 개발된 파워사이클러는 기존 고가의 외산 파워 사이클러를 도입하거나 해외 평가기관을 활용해야 했던 국내 전력반도체 모듈 개발업체의 지원이 가능하며, 또한 국산화 개발을 통해 전력반도체 모듈 개발업체의 요구사항을 충분히 반영할 수 있는 맞춤형 파워사이클러 개발이 가능하다. 개발된 장비를 활용하여 전기차용 전력 모듈에 대한 파워사이클 평가를 진행하며, 그 타당성을 검증한다.

태양광 및 풍력과 같은 신 재생에너지원을 바탕으로 하는 분산 발전이 증가함에 따라 대용량의 PCS가 요구된다. 대용량의 PCS를 제어하기 위해서는 병렬운전이 바탕이 되어야 한다. 본 논문에서는 통신 없이 제어가 가능한 기존의 드룹 제어의 장점을 살리면서 전력 편차가 적은 마스터 슬레이브 제어의 장점을 결합한 병렬운전 제어 방식을 제안하고 시뮬레이션을 통해 제어 알고리즘의 타당성을 검증하고자 한다.

본 논문은 다중 권선 결합 인덕터를 이용한 능동 셀 밸런싱 회로의 밸런싱 속도를 향상시킬 수 있는 새로운 동작 모드를 제안한다. 다중 권선 결합 인덕터를 사용한 능동 셀 밸런싱 회로는 두 셀이 하나의 결합 인덕터 권선을 공유하며, 셀과 결합 인덕터 사이의 연결을 제어하기 위해 셀당 하나의 스위치가 사용된다. 이 회로는 비교적 높은 전압을 갖는 소스 셀에 저장된 에너지를 결합 인덕터에 저장한 뒤, 그 에너지를 목표 셀로 전달하는 방식으로 셀 밸런싱을 수행한다. 하지만, 회로 구조상서로 다른 권선을 공유하고, 동일한 위치에 연결된 셀 간 밸런싱을 수행할 경우, 두 번의 에너지 전달 과정을 통해 목표 셀로 에너지가 전달 되게 된다. 이는 에너지 전달 경로를 증가시키므로 회로의 효율과 셀 밸런싱 속도를 크게 저하시킨다. 본 논문은 위의 셀 조건에서 에너지 전달 경로를 단축시켜 셀 밸런싱 속도를 향상시킬 수 있는 새로운 동작 모드를 제안한다. 새로운 동작 모드 성능은 15W급 시작품을 이용하여 검증되었다.

In this paper, In the whole industry, there is a tendency to replace brushless motors with brushless motors because of the high rate of failure in DC motors with brushes. Accordingly, many methods for driving a brushless motor have been developed and studied. In order to drive the brushless motor, it is essential to know the information about the rotor position of the motor. However, it is not possible to use a position sensor for rotor disconnection due to the structure of an electric compressor brushless DC motor. In this paper, we investigate the rotor position of the motor by using the counter electromotive force included in the voltage of the terminal made by Y connection by using the resistance of each phase without using Hall sensor or encoder generally used to detect the rotor position. A sensorless drive system for a square wave brushless direct current (DC) motor is proposed. To do this, we propose a method to detect the rotor position from the analyzed terminal voltage waveform by performing terminal voltage analysis of each phase for 3-phase, 2-exciton unipolar PWM.

본 논문에서는 교류 전동기 구동 시스템에서 인버터의 입력전력 추정 기법을 제안하였다. 인버터의 입력전력 정보를 얻기 위해서는 DC link 전압 센서 및 입력전류 센서와 같은 측정 장치가 요구되는데, 전동기의 상전류 정보 및 인버터의 스위칭 패턴을 이용하면 입력전류 센서를 사용하지 않고 인버터의 입력전력을 추정할 수 있다. 1kW SPMSM(Surface mounted Permanent Magnet Synchronous Motor) 구동 시뮬레이션 및 실험을 통해 입력전력 추정 기법의 유효성을 확인하였다.

본 논문은 LCL 필터를 사용하는 3상 계통연계 인버터의 그리드 전류 오차를 개선하고 고조파 왜곡 현상을 억제하기 위해 다중 공진제어 기법을 슬라이딩 평면에 적용한 슬라이딩 제어기(SMC)를 제시한다. 일반적으로 시스템 파라미터가 변경되거나 계통에 외란이 발생할 경우 슬라이딩 평면이 표류하는 현상이 나타나며 이러한 표류 현상은 시스템 정상상태 오차와 시스템에 고조파 왜곡 현상을 일으키고 계통연계 인버터의 전류 품질에 심각한 영향을 미치게 된다. 이러한 현상을 해결하기 위해 적분 함수가 추가된 SMC가 제안되었으나 해당 제어기는 효과적으로 정상상태 오차를 제거하는 반면 슬라이딩 평면의 표류현상을 충분히 줄여주지 못하는 한계를 가지고 있다. 이러한 정상상태 오차와 표류현상을 제거하기 위해 다중 공진제어 조건을 슬라이딩 평면 함수에 추가한 제어기를 제시한다.

This paper presents a grid voltage-sensorless current control design for an LCL-filtered grid-connected inverter with the purpose of enhancing the reliability and reducing the total cost of system. A disturbance observer based on the gradient steepest descent method is adopted to estimate the grid voltages with high accuracy and light computational burden even under distorted grid conditions. The grid fundamental components are effectively extracted from the estimated gird voltages by means of a least-squares algorithm to facilitate the synchronization process without using the conventional phase-locked loop. Finally, the estimated states of inverter system obtained by a discrete current-type full state observer are utilized in the state feedback current controller to realize a stable voltage-sensorless current control scheme. The effectiveness of the proposed scheme is validated through the simulation results.

본 논문에서는 고효율 및 비용 절감을 위한 컴프레서용 유도 전동기기반 DC/DC 컨버터 판단 알고리즘을 제안한다. 소형 커패시터를 사용한 인버터 시스템은 넓은 다이오드 전도 시간을 나타내며 불충분한 DC-Link 전압으로 발생하는 효율 감소를 해결하기 위하여 전력변환시스템의 판단 기법을 제안하고, 이에 대한 유효성을 시뮬레이션 해석을 통해 검증한다.

본 논문에서는 단상 컨버터/3상 인버터 시스템에서 공통모드 전압 저감을 위한 PWM 기법을 제안한다. 컨버터/인버터 시스템은 스위칭에 의한 공통모드 전압으로 인해 전동기의 누설전류와 절연파괴 등의 문제가 발생할 수 있다. 이에 본 논문에서는 영전압벡터 인가시간에 따라 유효전압벡터의 위치를 선정하여 공통모드 전압을 저감하는 방법에 대해 제안한다. 모의실험을 통하여 제안된 기법의 효용성을 검증하였다.

본 논문에서는 단상 컨버터/3상 인버터 시스템에서 공통모드에 의한 누설전류를 분석하였다. 컨버터/인버터 시스템의 공통모드 전압은 시스템에 존재하는 기생 임피던스를 충방전함으로써 수 A의 누설전류를 발생시킨다. 이에 본 논문에서는 단상 컨버터/3상 인버터 시스템에서 컨버터 입력 측 변압기와 전동기의 기생 임피던스를 고려하여 누설전류를 분석하였으며, 누설전류를 감소하기 위해 공통모드 전압 저감하는 방법을 제안한다. 모의실험을 통하여 제안된 기법에 의한 누설전류의 저감효과를 확인하였다.

초박판 용접 기술인 CMT (Cold Metal Transfer) 용접을 위한 모터의 고정밀 정역동작 알고리즘 연구개발 결과를 본 논문에서 발표한다. CMT 용접 기술 구현을 위해 50W급 고정밀 속도 및 토크 제어가 가능한 맥슨모터의 EC-i40(BLDC 모터)을 사용하였고, DSP(TMS320F28069)와 모터 드라이버 IC(A3930)를 적용한 전용 제어 보드를 제작하여 CMT 동작 성능을 검증하였다. 실제 상용화되고 있는 용접전원장치(HF400R)와 본 논문에서 발표하는 CMT 기술을 연동하여 용접을 수행하면서 그 우수성을 확인하였다.

영구자석 동기 전동기의 PI 전류 제어기 이득은 대역폭과 파라미터에 의해 결정된다. 파라미터 추정 시 필요한 전류 제어기 이득을 임의로 설정할 수밖에 없다는 문제가 있다. 본 논문은 정지좌표계에 대해 회전하는 전압 신호를 인가하여 초기 위치를 추정함과 동시에 인덕턴스를 일정 오차 내로 추정하여 빠르게 인덕턴스를 추정하고, 이를 이용해 전류 제어기 이득을 전동기의 전기적 파라미터에 맞게 설정할 수 있는 방식을 제안한다.

본 논문에서는 전기 보트 추진을 위한 SPMSM(Surface mounted Permanent Magnet Synchronous Motor) 구동 시스템을 개발하였다. 전차원 폐루프 관측기를 이용하여 외란 토크 관측기를 구성하고, 관측된 외란 성분을 속도 제어기 출력에 보상하여 속도 제어 성능을 향상시켰다. 리튬이온 배터리, 인버터 및 1kW SPMSM으로 구성된 전기 보트 추진 시스템을 이용한 구동 실험을 통해 추진용 전동기의 속도 제어 특성을 확인하였다.

본 논문은 단상 풀 브리지 인버터의 인덕터 전류를 이용한 능동 댐핑을 적용한 비례-공진 제어기의 이득값 선정 방법을 제안한다. 제어기를 포함한 전체 인버터 회로의 시스템을 수식적으로 모델링하여 비례이득과 적분이득 간의 상관관계를 정리한 후, 얻어낸 이득값이 유효한지 검증하기 위해 PSIM과 MATLAB을 통해 검증하였다.

본 논문은 유한요소 모델예측제어(FCS-MPC)의 샘플링 시간을 가변하여 표면부착형 영구자석 동기 전동기(SPMSM)의 토크 리플을 개선하고 스위칭 손실을 저감하는 가변 샘플링 시간이 적용된 모델예측제어 기법을 제안한다. 기존 FCS-MPC는 토크 리플을 저감하기 위해 고정 샘플링 시간을 짧게 설정하였다. 고정 샘플링 시간을 짧게 설정함에 따라, 전압벡터의 변경횟수가 증가하여 스위칭 손실이 증가하였다. 본 논문은 이러한 문제점을 해결하기 위해 가변 샘플링 시간이 적용된 FCS-MPC를 통해 토크 리플을 저감하고, 전압벡터의 변경횟수를 감소시켜 스위칭 손실을 저감하였다. 본 논문에서 제안하는 기법은 시뮬레이션을 통해 증명되었다.

본 논문은 LS산전 고압인버터의 국내외 현장 전용화 사례에 대해 기술한다. 고압인버터는 대용량 고전압 전동기를 구비한 중요부하에 주로 적용되며 단독운전보다는 다수의 고압인버터가 연동 운전하는 현장에 설치되는 경우가 많다. 이러한 현장에는 표준제품이 아닌 전용화 기능을 포함한 제품이 출하가 된다. 자사 LS MVD는 각종 산업설비와 국책연구기관의 시험설비 그리고 발전소 수처리 시설 등 국가기간시설에 많이 적용이 되며 매년 70여대 이상의 MVD가 국내외 전동기 부하에 신규로 설치되어 운용되고 있다. 본 논문에서는 주목할만한 현장의 전용화 사례에 대해 설명하여 향후 고압인버터를 적용하고자 하는 고객이나 고압인버터에 관심이 있는 엔지니어에게 고압인버터에 대한 이해도를 높이고자 한다.

본 논문에서는 전동기 제정수와 전압 및 전류제한 값에 따른 단상 영구자석 동기전동기의 능력곡선을 분석하였다. 역기전력 상수와 고정자 인덕턴스 및 전압 전류 제한값에 따라 영구자석 동기전동기의 능력곡선이 변하게 되며, 최대토크를 얻을 수 있는 인가전압의 크기 및 위상이 결정된다. 제안한 능력곡선의 분석방법을 통하여 얻은 최대토크에서의 인가전압을 컴퓨터 모의실험으로 검증하였다.

2개의 S/H (Sample and Hold)회로를 내장한 ADC (Analog to Digital converter)는 전동기의 3상 전류를 동시점에서 샘플링(sampling)할 수 없다. 또한 전류 센서 및 아날로그 신호처리 회로의 이득은 오차가 있다. 이러한 이유로 3상 측정 전류의 불평형 상태가 야기될 수 있으며 이 불평형은 전동기 전류제어에 영향을 미친다. 이 논문에서는 2개의 S/H 회로를 이용한 3상 전류 측정의 동기화 및 이득 오차의 보정 방법을 제안하고 컴퓨터 모의 실험을 통하여 제안된 방법을 검증하였다.

본 논문에서는 PMSM(Permanent magnet synchronous motor)의 MTPA(Maximum Torque Per Ampere) 운전을 고려한 V/f 제어 시 안정화 기법에 대해 제안한다. PMSM은 V/f 제어 시 부하 변동에 따라 탈조할 가능성이 있다. 제안된 기법은 안정도 개선을 위해 추정된 q축 전류를 이용하여 부하 변동정보를 얻고 이를 바탕으로 고정자 주파수를 변동하여 회전자 속도가 동기속도를 유지할 수 있는 안정화 기법을 적용하였다. 제안된 안정화 기법으로 저속 영역부터 약자속 영역까지 부하변동에도 안정적인 운전이 가능하도록 하였다. 1kW SPMSM의 모의실험을 통하여 제안된 기법의 효용성을 검증하였다.

본 논문에서는 유도전동기의 V/F 속도제어 시 특정 구간에 발생하는 전류 리플 저감에 대한 방법을 제안한다. V/F 속도제어 시 특정 구간에 발생하는 전류 리플을 분석하고, 주파수에 따른 극전압 보상량을 결정하여 보상하였다. 극전압 보상을 통해 유도전동기의 전류 리플을 저감시켜 인버터의 효율적인 제어가 가능하게 하였다. 이를 15kW 유도전동기 시스템에 대한 실험을 통해 제안된 방법의 효율성을 검증하였다.

PMSM(Permanent Magnet Synchronous Motor)의 약자속 제어 시 인버터를 6-스텝 모드까지 운전함으로써 전동기의 출력 토크 능력을 최대로 활용할 수 있다. 그러나 6-스텝 동작을 위해 일반적으로 사용되는 정적 과변조 기법의 경우 구현이 복잡하며, 과도 상태에서의 동작이 고려되지 않기 때문에 토크 응답 특성이 저하된다. 이에 비해 구현이 간단한 동적 과변조 기법을 사용하는 경우 전압변조지수 증가에 따라 인버터의 전압 이득이 1보다 비선형적으로 크게 작아지기 때문에 6-스텝 모드에서의 운전이 힘들다. 이에 본 논문에서는 구현이 용이한 동적 과변조 기법에 대해 과변조 성능이 향상되도록 하는 방법을 제안하며, 제안된 방법에 의해 인버터가 6-스텝 모드까지 운전될 수 있으므로 구동 전동기의 출력 토크 능력을 최대한으로 활용할 수 있으며, 향상된 토크 응답 특성을 얻을 수 있다.

본 논문에서는 홀 센서를 사용하지 않고 단상 영구자석 동기 전동기의 초기 회전자 자극을 검출하여 안정적인 오픈루프 기동 및 센서리스 운전 기법을 제안한다. 제안한 회전자 초기 자극 검출 방법은 비대칭 공극을 갖는 단상 영구자석 동기 전동기에 고주파 전압을 인가한 후 회전자 초기 극성에 따른 자기회로의 비 포화 및 포화여부를 저역통과필터를 이용하여 빠르게 검출하는 방법을 제안하였다. 제안된 초기 자극 검출 방법은 다수의 실험 결과를 통해 안정적 기동 및 센서리스 운전이 가능함을 입증하였다.

This paper deals with the comparisons of gain design of current controller with the first order lag characteristics. Usually the current controller for motor drives and PCSs has the first order lag characteristics to avoid the current overshoot. This paper suggests a new inductor current controller for the PCSs and also compares with other two current controllers. The simulation results show that the proposed design method also gives the first order lag characteristics and can be used as an alternative current controller for PCSs.

본 논문은 HVDC(High Voltage Direct Current)에 적용된 MMC(Modular Multilevel Converter)의 제어 알고리즘 개발을 위한 HILS(Hardware In the Loop Simulation)을 위한 모델링 및 HILS 시스템 구축 예를 보인다. 전력 계통, MMC, 풍력 발전 등의 HILS 적용 MATLAB/SIMULINK 모델 및 FPGA(Field Programmable Gate Array)를 이용한 제어기 개발 내용을 보인다. 시뮬레이션 모델과 FPGA 제어기를 이용하여 구축한 OPAL-RT 기반의 실험 결과를 보인다.

In this paper, an effective power flow control strategy (PFCS) based on the centralized control approach and a DC-link (DCV) restoration algorithm for DC microgrid (DCMG) are presented. By investigating the statuses of system power units, eleven operating modes are given to ensure the system power balance under various conditions. To avoid the system power imbalance caused by the delay of grid fault detection, a reliable DCV restoration algorithm is proposed. In the proposed scheme, when an abnormal variation of the DCV is detected, the battery instantly starts a local emergency control mode to restore the DCV to the nominal value regardless of the control mode from the central controller. The simulations and experiments are carried out to prove the effectiveness of the PFCS and the proposed DCV restoration algorithm.

본 논문에서는 Dual-Bridge LLC 공진형 컨버터를 이용한 고효율 PV 스트링 Power Optimizer를 제안한다. 제안하는 Power Optimizer는 LLC 공진형 컨버터를 이용하여 모든 스위치의 ZVS 턴온 및 다이오드의 ZCS 턴오프를 성취하여 고효율을 달성할 수 있다. 또한 컨버터 토폴로지는 하프브릿지 회로와 풀브릿지 회로가 통합된 Dual-Bridge 구조를 적용하여 PV 스트링의 넓은 입력전압 범위(300V-900V) 조건에서도 정전압 출력이 가능하다. 본 논문에서는 6.25kW급 시작품 실험을 통하여 제안하는 Power Optimizer의 타당성을 검증하였다.

리튬 이온 배터리는 전압, 전류, 온도 등의 측정 정보를 기반으로 용량, 수명 등 배터리의 상태를 추정해야 하며 이를 위해 다양한 방법들이 활용되고 있다. 이러한 추정 정보들은 결국 배터리 관리 시스템에서 수행하는 핵심 기능이며 효율적이고 안전한 제어를 수행하기 위해 필수적인 정보이다. 본 연구에서는 배터리 팩의 실험 데이터를 이용하여 근사 모델을 개발하고 이를 이용하여 배터리 팩의 용량을 추정하는 방법에 대한 연구를 수행하였다. 기존 수학적 모델 기반의 알고리즘을 활용하는 방법과 통계적인 기법을 활용하는 방법으로 구현하는 것과 달리, 충분한 데이터 확보가 가능한 경우, 데이터를 표현하는 근사 모델을 생성하고 이에 대한 활용 가능성을 확인하였다.

In accordance with the Carbon-Free Island by 2030 policy of Jeju Special Self-Governing Province, renewable energy sources are increasing in Jejudo Island. Due to the intermittent output characteristics of wind turbines, one of the renewable energy sources, which can cause unbalanced system conditions between the demand load and the power generation of Jejudo Island. The Korea Power Exchange limits the output of wind turbines for stabilizing the Jeju power system. Therefore, this paper proposes a method to supply a limited output of Sangmyeong Wind Farm in Jeju Power system to Energy Storage System(ESS) and Water Electrolysis Device(WED). The voltage and frequency fluctuation of the Jeju power system is checked accordingly. The simulation results are performed using the PSCAD/EMTDC program.

본 논문은 1차 RC 등가회로를 이용하여 리튬이온 배터리의 저항성 발열인 비가역 발열의 파라미터를 제시하였다. 발열 추정을 위해 1 C-rate에서 HPPC(Hybrid Pulse Power Characterization) 실험을 통하여 비가역 발열의 파라미터인 SOC 5%별 내부 저항을 추출하였다. 추출된 SOC 5%별 저항을 이용하여 1C-rate에서 3C-rate로 변화하는 조건에서 열 추정 성능을 확인하였다. 높은 C-rate로 방전 전류가 변화하는 상황에서 발열 시뮬레이션과 실험값을 비교하였으며, 1C-rate의 HPPC 실험에서 얻어진 내부 저항이 부하의 변동에 따른 리튬이온 배터리의 발열 추정 파라미터로써 사용될 수 있음을 검증하였다.

본 논문에서는 다양한 양극 활물질을 가지는 리튬이온 배터리를 이용하여 전기 자동차의 구동 전원으로 사용되는 리튬 이차전지의 성능, 신뢰성 및 안전성을 위한 시험 절차 중 하나인 복합 진동 시험을 진행하였다. 고출력과 고용량의 특성을 가지는 배터리를 복합진동 실험에 기반을 두어 배터리 내부의 전기적 특성 파라미터 변화를 분석한다.

본 논문은 ESS나, 고압 DC 전압을 입력으로 받아 주변 제어기 제어보드의 전력을 공급하기 위한 새로운 고압 SMPS 토포로지를 제안하였다. 본 논문에서 제안하는 고압 SMPS의 사양은 최근 고압화 추세인 ESS 전압을 허용할 수 있는 최대 입력전압이 1800[V]이며 출력전압이 24[V]이다. 제안된 토포로지는 단일 고압 전력 소자 사용의 경제성을 극복하기 위해 분활 콘덴서를 이용한 전압 분배 형태로 구성하고, 전압의 동일한 분배를 위해 포워드 컨버터를 사용하였다. 제안된 토포로지를 PSIM에서 시뮬레이션 하여 타당성을 검증하였다.

본 논문에서는 ESS용 3상 AC/DC 컨버터 배터리 전류 제어 시 발생하는 문제에 대해 분석하고, 제안된 제어기의 유효성을 시뮬레이션을 통하여 입증한다.

본 논문에서는 직렬형 Hot-Swap ESS(Energy Storage System)에서 하나의 DC-DC 컨버터 모듈이 순간적으로 추가 또는 제거되는 고장 상황에서의 과도 응답에 대해 이론적 분석을 진행하였고, 컴퓨터 모의실험을 통해 분석 결과의 유효성을 검증하였다.

본 논문은 Platform 기반의 PEBB(Power Electronics Building Block)을 이용한 계통연계형 에너지저장시스템(ESS) PCS의 개발전략과 효율적인 운용 방법에 대해 제안한다. Platform Design이란 표준제조 공정을 통해 다양한 제품을 만들어 내는 기술을 뜻한다. 이 Platform으로 생산되는 Modular PEBB(Power Electronics Building Block)을 이용하여 다양한 용량대의 제품에 대응할 수 있으며, 이를 통해 125kW에서부터 2MW제품까지 병렬확장이 가능하다. PCS의 Platform화로 시스템 용량 확장이 용이하며, 대량 생산이 가능하기 때문에 비용 측면에서의 장점이 있다. 그리고 부분 운전을 통해 운영 효율 향상과 PCS 수명을 늘릴 수 있다. 본 논문에서는 Platform 기반의 PCS의 물리적 및 제어적 구조를 설명하고, 개발전략의 방법에 대해 소개하고자 한다.

본 논문에서는 OR게이트를 적용한 순차전압제어방식의 24V 태양광 단위 모듈 확장형 태양광-ESS 시스템을 나타내고 있다. 저압연계방식으로 용량확대에 따른 문제점을 가지고 있었던 기존 태양광 시스템에 고압의 아날로그 방식의 순차전압 제어 방식을 적용함으로써 고효율, 저가격이 가능하다. 본 논문은 기존 24V 태양광 단위 모듈의 직렬연결 확장형 고압 배터리의 출력전압 384V을 DC-AC 인버터의 입력 전압으로 하여 인버터의 출력 전압과 출력 전력을 AC380[V]@60[Hz]과 10kW로 구성하여 실험을 통해 OR게이트를 적용한 순차전압제어시스템의 동작 특성을 확인하였다.

리튬 이온 배터리가 전기 자동차 및 다양한 어플리케이션에 적용됨에 따라 폐배터리의 수요 또한 증가하고 있다. 내부 화학적 상태가 상이한 배터리의 전기적 특성실험을 통해 파라미터를 선정하였으며, 데이터의 분포에 적합한 Fuzzy Logic을 설계하였다. 설계된 Fuzzy Logic을 통한 Cell Grading으로 내부 화학적 특성이 유사한 셀을 선별하였다.

최근 ESS 배터리의 화재로 이를 사전에 방지할 수 있는 알고리즘의 중요성이 부각되고 있다. 본 논문에서는 배터리 퇴화 실험 결과 프로파일에서 특성을 보여 퇴화 factor로 선정한 배터리 내부 저항, 방전 용량을 입력으로 하여 이를 Fuzzy Logic으로 구현하여 배터리의 퇴화 상태를 추정한다.

DC마이크로그리드에서, 양방향 컨버터를 통한 계통과 배터리와의 전력교환은 필수적으로 요구 된다. 일반적으로 계통이 연결 되었을 때 배터리를 충전시키고, 계통이 끊어 졌을 때는 배터리를 통해 계통에 전력을 공급하는 양방향 동작을 한다. 이러한 전력방향전환 과도상태를 줄이기 위해 무순단 절체 기능이 필요한데, 전류 제어기를 공유하는 방식의 경우 전압제어기의 포화가 발생하면 양방향 컨버터의 출력응답이 늦어지거나, 출력이 불안정해 진다. 이 문제를 해결하기 위해 양방향 컨버터의 대표적인 포화방지(Anti-windup)기법을 적용하여 성능을 비교하였다. 또한 PSIM 소프트웨어를 통해 DC마이크로그리드 시스템을 구현해 효과를 확인한다.

전기적 등가회로의 모델의 정확도 향상을 위하여 정확한 내부 저항과 OCV의 반영은 필수적이며, 이를 위한 OCV 실험에서 SOC 구간을 작게 작을수록 OCV의 정확도는 향상되지만 실험시간은 증가한다. 따라서 실험 시간을 고려한 적당한 SOC(5%, 10%) 구간으로 실험을 진행하며, 측정 되지 않은 영역의 내부 파라미터는 선형보간법으로 등가회로 모델에 반영한다. 이러한 문제로, 본 연구는 SOC 추정에의 주요 인자인 OCV의 추정 기법으로 뉴럴 네트워크(Neural Network)를 사용하였다. 추정 방법은 뉴럴 네트워크로 기존 OCV 실험 데이터를 학습하여 모델을 구축한다. 학습 모델의 입력값으로 용량 실험 데이터의 전압, 전류를 적용하였고 결과로 얻은 SOC-OCV 곡선을 비교 분석하였다.

본 논문은 다양한 전기 자동차의 배터리 전압을 위해 150V-1000V의 넓은 출력전압을 만족하고 전기자동차의 수요자원화를 위해 양방향 제어가 가능한 DC-DC 컨버터를 제안한다. 제안하는 컨버터는 절연형 컨버터와 비절연형 컨버터가 결합된 2단 방식의 구조로 연결된 배터리의 전압에 따라 CC(Constant Current) 또는 CP(Constant Power)로 동작한다. 전체시스템은 20kW급으로 설계하여 시뮬레이션 및 시제품을 통해 출력특성 및 효율을 분석하였다.

신재생에너지 중에서 풍력발전은 많은 연구가 진행되면서 상용화가 진행되었다. 하지만 파력발전은 세계적으로도 연구가 부족하고, 다양한 파력발전장치의 형태가 존재하면서 최적화에 대한 고민과 함께 아직 상용화에 접근하지 못하고 있다. 또한 풍력발전보다 더 많은 에너지 변환 단계가 존재하고, 파랑의 특성에 따른 입력 에너지가 급격하게 변화하기 때문에 파력발전용 PCS는 제어가 복잡하다. 본 논문에서는 파력발전장치의 각 단계의 실측 데이터를 기반으로 파랑의 특성을 반영한 에너지원의 모델링을 진행하고 이를 기반으로 파력발전용 PCS 제어특성 분석을 진행한다. 파력발전용 PCS는 백투백 컨버터(back to back converter)로 구성하고, PI 제어기 기반의 SVPWM을 사용한다. 결론적으로 본 연구를 기반으로 파력발전용 PCS 제어기 구성을 통한 향후 연구방향을 도출할 수 있을 것이다.

본 논문은 과충전 및 과방전의 원인이 되는 배터리팩 내부 셀의 불균형으로 인한 셀 간 전압 편차를 분석하기 위해 24s 1p로 구성된 배터리 팩을 사용하여 전기적 열화 실험을 진행하였다. 만충 만방 실험 결과에서 SOC 구간에 따른 셀 간 전압 편차를 분석하였으며, 사이클 증가로 인한 열화와 상관관계가 높은 구간을 분석하여 열화 판단의 파라미터로 제안한다.

본 논문은 ESS(Energy Storage System)의 과충전, 과방전으로 인한 열 폭주 현상을 방지하기 위한 사전 연구로 원통형 리튬이온 단일 셀의 충/방전에 따른 열 분포를 열화상 카메라로 촬영하여 분석하였다. 실험을 통한 열 분포 이미지를 학습 데이터로 구성하여, SOC(State of Charge)를 추정하는 CNN(Convolution Neural Network) 모델을 제안한다.

본 논문은 태양광 발전시스템에서 일사량이 급변했을 때 최대 전력점(MPP: Maximum Power Point)을 빠르게 추종할 수 있는 P&O(Perturb and Observe)기반 가변 스텝 알고리즘을 제안하였다. 제안한 기법은 일사량 또는 온도에 의해 환경 변화 시 최대 전력점에서의 전압 변화 특성을 이용하며, 가변 스텝 방식이 적용된 전압제어를 통해 MPP를 추종한다. 임계값 설정으로 일사량 급변을 판단하며, MPP를 빠르게 추종하기 위한 고속 모드로 동작한다. MPP에 도달하면 가변 모드로 전환하여 정상상태 오차를 최소화 한다. PV 시뮬레이터와 태양광 전력변환시스템을 통해 제안한 MPPT 알고리즘의 성능을 검증하였다.

최근 산업의 발전과 함께 고용량의 높은 에너지 밀도의 배터리에 대한 요구가 증가함에 따라 배터리의 빠르고 안정적인 충전에 관한 다양한 요구들이 발생하고 있다. 배터리는 하나의 셀이 아닌 다중 셀의 집합체로써 안정적인 충전을 위해서는 주별 셀 간의 밸런스 유지가 중요 요소이다. 이를 위하여 배터리 관리 시스템인 BMS(Battery Management System)는 배터리 셀의 밸런스 유지를 위한 다양한 방법들을 적용하여 왔다. 그 대표적인 방법으로 저항을 통해 밸런스를 조절하는 Active 방식과 셀간 에너지 교환을 실시하는 Passive 방식이 있다. 그러나 이러한 방법들은 효율 및 수명, 시간 등의 문제가 제기되었다. 이에 따라 본 논문에서는 배터리 셀 Level에서의 새로운 충전 방안을 제시하였으며, 이를 실제적인 시험 시스템을 통하여 그 성능을 입증하였다.

The performance dynamics of battery is very sensitive to operating conditions (i.e temperature, load current, and state of charge). A model developed based on certain conditions may perform well under the similar conditions but can not accurately predict the performance for changing conditions. Thus, a generalized model is needed which can accurately emulate the battery dynamic behavior under all conditions. In addition, the components of the model should relate to the physicochemical processes that occur inside the battery. Electrochemical impedance curve shows better visible reflection of the processes inside battery as compared to voltage curve. The model trained for parameterization using neural network has better generalization than simple curve fitting. Thus, this study proposes recurrent neural network based parameterization of the Lithium ion battery model followed by impedance based identification.

본 논문은 실제 차량 운행 조건에서 차량에 적용한 태양광 발전모듈의 발전특성을 분석하였다. 태양광 발전모듈 적용차량의 발전특성 분석을 위해 조도계 및 온도계를 이용한 실제 데이터를 활용하였으며, 차량 조건 및 온도 조건에 따라 발전 가능한 최대전력량을 도출하였다. 태양광 발전모듈에 대한 특성 데이터 및 태양광 발전모듈 적용차량의 실제 도로 운행 시 측정된 일사량 데이터를 통하여 태양광 발전모듈을 탑재한 차량의 발전특성을 연구하였다.

최근 친환경 에너지원으로 수소생산을 하는 수전해 시스템과 및 특정 ESS 등 저전압 대전류용 컨버터가 필요하는 응용분야에서는 발열, 유지보수, 제작비 등을 고려하여 병렬 운전하여 사용한다. 병렬 운전의 경우, 각 컨버터의 임피던스의 차이로 전압 불평형에 따른 순환 전류로 인한 소손 등의 이유로 병렬 운전 제어를 해야만 한다. 본 논문에서는 병렬 운전을 고려한 토폴로지로 2단으로 구성된 컨버터를 제안하였다. 기존에 사용되고 있는 토폴로지와 비교를 통해 장단점을 분석하였다.

전 세계적으로 지구 온난화와 화석연료 고갈로 재생 에너지의 수요가 증가하고 있다. 풍력발전은 전체 재생 에너지의 20% 이상을 차지하며, 2020년 까지 792 GW가 설치될 것으로 전망하고 있다. DFIG(이중여자 유도 발전기)타입의 풍력 터빈은 전력변환장치의 용량이 작은 장점이 있지만, 고정자 권선이 계통과 연결되어 계통 저전압 발생 시 제어가 어렵다는 단점이 있다. 본 논문에서는 계통 저전압 발생 시 고정자 회로의 과도상태에 대해 정리하고, 과도상태를 개선하기 위한 회전자 전류 주입 방법 대해 제시하고 시뮬레이션을 통해 검증하였다.

This paper proposes an improved bus voltage regulation scheme in filter-based reference current generation of power management for DC home grid with photovoltaics (PV), battery, and ultracapacitor (ultracap) by using feedforward terms instead of the filter output to produce the ultracap reference current. Simulation results have proved the effectiveness of the proposed scheme.

본 논문에서는 벅형 AC/DC LED 구동기의 입력 전류 파형을 분석하기 위하여 개선된 이산 시간 영역 해석 방법을 제안한다.

자동차 산업은 친환경 규제 대응과 함께 운전자의 안전성, 편의성 등 운전자의 가치 증대에 초점을 맞추어 IT기술이 융합된 전장기술의 필요성이 증가하고 있으며, 기술 개발이 활발히 진행되고 있다. 이는 하이브리드 자동차나 전기자동차에 사용되는 인버터, 컨버터, 충전기 등의 전력변환장치뿐만 아니라 기존의 내연기관 자동차의 전자 샤시(electronic chassis), 지능형 자동차, 48V 전력시스템 등 다양한 부문의 전장품 개발을 포함한다. 전장품의 증가는 필수적으로 전력부하의 증가를 의미한다. 이러한 전기에너지 소모량 증가에 따른 대안으로 태양광 자동차 같은 친환경 에너지를 보조 전원으로 활용하는 자동차들이 개발되기도 한다. 하지만 이러한 차량 전기에너지의 감소 또는 증가가 연비에 미치는 영향을 판단할 수 있는 관련 연구를 찾기 어려울 뿐만 아니라 현장의 차량 설계자들은 실제 차량을 구현하기 전까지 전기 에너지 변화에 따른 연비 영향성을 판단하기 어려운 실정이다. 이에 따라, 본 논문에서는 내연 기관 차량의 전기에너지 변화에 따른 연비 영향성을 분석하여 보다 효율적인 에너지 사용 방안에 대해 고찰한다. 상용 시뮬레이션 프로그램을 이용하여 전기에너지 사용별 연비에 미치는 영향을 분석한다.

무선전력전달 시스템을 위한 코일을 설계함에 있어 코일 및 코어의 치수, 재료 및 형상은 효율과 직관된 요소이므로 가장 적절한 선택이 필요하다. 하지만 높은 효율을 가지는 무선전력전달 시스템을 설계하더라도 실제 이격거리는 가변하므로 예상했던 효율과 다른 결과가 야기된다. 본 연구에서는 기존의 E-E 형상과 C-C 형상 및 제안한 Plat C-C 형상을 페라이트 코어를 바탕으로 x-y-z 이격거리의 변화량에 따른, 결합계수를 유한요소해석 시뮬레이션을 통해 비교 및 분석하고 200W급 하드웨어를 통해 검증한다.

본 논문에서는 다기능 ESS의 제어알고리즘 및 운영 전략에 따른 모드 천이 안정성 및 경제성 등 장시간 시뮬레이션을 수행할 수 있는 소프트웨어 테스트베드 모델설계 결과를 제시한다. 전력변환장치의 순시 응답 특성을 확인하기 위해서 인버터 전력반도체 스위치, 인덕터 및 커패시터 등의 부품에 대한 모델링이 필요하고, 이는 전력계통에서 활용되고 있는 상용 소프트웨어인 Matlab/Simulink/SimPowerSystems의 라이 브러리를 활용하여 구현할 수 있다. 하지만 평균모델을 사용하는 경우에도 각 요소 회로의 시정수로 인해 시뮬레이션의 샘플링 시간을 줄이는 데는 한계가 있다. 따라서 본 논문에서는 신재생 에너지의 하루 발전 특성에 대한 제어로직에 따른 결과 및 경제성 분석등에 활용할 수 있는 기능모델(functional model)의 설계 방법을 제시하고, 개발된 모델을 상용소프트웨어의 결과와 비교함으로써 본 연구결과의 타당성을 보인다.

전압형 MMC HVDC 시스템은 다수의 서브모듈이 직렬로 구성되어 있으며, 서브모듈 내부의 고전압 반도체 소자는 수 kV로 스위칭 된다. 이때 발생하는 dV/dt에 의해 많은 고주파 성분의 과도노이즈가 전자파 방사 문제를 야기 시킨다. 본 논문에서는 HVDC 시스템의 전자파 노이즈 분석을 위해 1개의 서브모듈에 대한 측정 및 측정 결과를 바탕으로 컴퓨터 시뮬레이션 모델링을 진행하였다.

본 논문에서는 DC 링크 전압을 일정하게 유지하기 위하여 상태관측기를 이용하여 DC 링크 전압의 평균값과 리플 성분을 추출하였다. 이를 바탕으로 전압 제어기를 이용한 인버터의 DC 링크 전압 제어를 설계하였으며, 시뮬레이션으로 구현하였다. 이 시뮬레이션을 통해 전압이 안정되게 제어하는 것을 검증하였다.

This paper proposes a harmonic state space (HSS) modeling of DC microgrid. In the HSS model, nonlinear equations for the switched circuit model are transformed into multiple linear equations. The simulation results have shown the HSS modeling is comparable with PSIM simulation.

본 논문에서는 정격부하에서 효율이 가장 높으면서 동시에 Zero Voltage Switching(ZVS)를 만족하는 인덕터를 설계하는 방법을 제안한다. 제안하는 인덕터 설계 방법은 주어진 정격에서 스위치에 존재하는 스너버 캐패시터를 고려한 ZVS 식을 구하며, 스위치의 특성을 고려한 Dead-time을 설계하고 이를 통해 인덕턴스를 최소화 한다. 시뮬레이션을 통해 스너버 캐패시터의 전압 파형 및 스위치의 손실을 비교하였다.

본 연구는 인덕터, 커패시터의 기생저항을 고려한 Buck Converter의 회로 해석 및 Two Loop Control 방법의 제어기 설계를 제안한다. 일반적인 Buck Converter의 회로 및 제어기 설계에서는 인덕터, 커패시터의 기생저항의 값이 작아 0으로 간주한다. 본 논문에서는 인덕터와 커패시터의 기생저항을 고려한 회로를 수학적으로 해석한 뒤 Matlab SISOTOOL을 이용하여 전압 및 전류 제어기를 설계하고 PSIM을 통해 회로를 구성하여 시뮬레이션을 통해 검증함으로써 일반적인 설계보다 정확성을 가진 설계방법을 제안한다.

본 연구에서는 태양광 벅 컨버터 제어기에 P&O 알고리즘을 이용하면서 MPPT 알고리즘의 추적 속도를 올리기 위한 최적 태양전지 전압 제어기 설계방법에 대해 제안한다. 제안된 제어기에서는 외부 루프의 MPPT 제어기의 수행 속도를 얼마나 빠르게 하는지에 대한 이론적인 방법을 제시하고 업데이트 주기를 0.1[sec] 이하로 줄이는 것을 목표로 전압제어기는 오버슈트가 업고, 빠른 상승시간을 갖도록 설계하여 MPPT 제어기의 추적 속도를 향상시키는 제어기법을 제안하고, 설계된 제어기 이득을 PSIM 시뮬레이션을 통해 제어기 성능을 검증한다.

Recently, large-scale fires have been generated as urban buildings have become more and more density. Especially, the expansion of smoke in buildings due to high-rise is an problem, and the smoke is the main cause of death in fires. Therefore, in this paper, the image-based smoke detection is proposed through deep learning-based artificial intelligence techniques to prevent possible damage if existing detectors are not detected. In addition, the detection model was not configured simply through only the smoke data set, but the data set in the haze form was additionally composed together to compensate for the accuracy.

This paper proposes an open-phase fault control system using 3-phase neutral voltage. The proposed control system is designed as a new topology which uses the potential difference between neutral point and ground of three phase. The open-phase detection system is also configured to Y-wiring of three capacitance devices of the same capacity to each line of three phase power source R-S-T. This paper also designs a mobile phone application for remote alarm of open-phase fault.

Recently, the demand for smart farms is increasing due to the increase in the cultivation area such as horticulture, fruit trees and special crops. However, due to the irregular weather changes and the cultivation method of the crops due to the different cultivation environment, there are frequent occurrence of diseases and insect pests and infectious diseases due to system error or carelessness, and the cycle is also very short. In addition, the Smart Farm business has been built by combining various sensors (temperature, humidity, CO2, illumination) and LED lighting, but it is costly in terms of frequent errors, lack of power supply, And thus the management can not be efficiently managed. Therefore, this paper combines real time sensing technology based on IoT Platform and high performance control technology to control pests and equipment errors and monitor the growth status of crops in real time based on big data analysis and Artificial Intelligence System.

Due to environmental problems, fossil fuel and nuclear power generation are declining and solar power generation is increasing. DC are of a solar power plant is accidents caused by accidents, causing damage to property and people. This study prevents DC are accidents of solar power modules. It is expected that the IoT will be used to quickly alert the manager and greatly contribute to fire prevention.

각국의 계통연계 규정에서는 계통연계 인버터에 대한 계통 안정도 기여(Grid support)를 필수로 규정하고 있다. 그 중에는 계통의 저압 이상 발생 시 계통연계 인버터가 Fault를 발생하지 않고 계통과의 동기를 유지하며 지속 동작하는 Low Voltage Ride-Through(LVRT) 기능과 저압 이상에 대한 계통 기여를 위한 무효 주입 기능이 있다. 본 논문에서는 해당 기능들을 국내 LVRT 실증 단지에서 2MW ESS PCS를 통해 수행한 결과에 대해 서술한다.

국내 전력 계통은 경제의 성장과 더불어 생활 수준의 향상에 따라 지속적인 증설과 발전이 이루어졌다. 전력설비의 밀도 측면에서 비추어보면 미국이나 일본 대비 적게는 2배에서 많게는 4배에 이르는 최고 수준의 설비 밀도를 보이고 있다. 또한 전체 전력 생산량의 40%이상이 수도권에서 소비되고 있지만 발전설비는 최대 전력 수요지인 수도권과 먼 해안에 인접한 지역에 편재되어 있기 때문에 발생하는 수요와 공급지의 불균형, 장거리 선로를 통한 전력 전송에서 야기되는 전력계통 운영 측면에서의 문제가 발생하게 된다. 최근 화두가 되고 있는 원전 축소, 노후 화력 발전소 정지, 송전선로 경과지에서의 건설 고압 송전선로 건설 반대 등의 요인으로 인하여 전력계통을 최대한 효율적이고 안정적으로 운영하여야 하는 대전제를 만족시키기 위한 방안으로 기존 AC 기반의 계통 설비에 전력변환기술을 기반으로 하는 DC 계통 및 FACTS 설비의 확대 적용하는 방안이 제시되고 있다. 본 논문에서는 다가올 MV급 이상의 전력변환설비의 개념 및 개발 현황에 대한 소개를 하고자 한다.

본 논문은 고객 가치를 극대화한 솔루션 전용화를 통해 전략시장을 집중 공략하고, 제품 진입 영역 확대 및 고부가가치 시장 창출을 주도한 LS산전의 Application 전용 저압 드라이브 개발 현황에 관한 것이다. 다양한 지역별 & Application별 목표 시장 공략을 위해 대응한 사례인 북미 오일 Pump Jack, 북미 향 Hoist, 인도 직물 공장, 중동 엘리베이터, 국내 PVC 장판 생산용 Winder 시장 등의 분야에서 전용화 한 사례들에 대한 전반적인 내용을 설명한다. 이와 같은 글로벌 Application 분야를 발굴하여 신 성장 동력을 창출하고, 고부가 가치를 고객별로 맞춤형 최적 Solution 적용하여 LS산전의 드라이브 시장에서 경쟁력과 시장 점유율을 증대하고자 한 사항을 확인 해 볼 수 있다.

범용 인버터는 계통 전원의 전압 강하 또는 정전 발생 시, 정류기의 직류단 전압이 감소하여 인버터 고장(fault)이 발생한다. 보호 동작으로서 인버터는 일시적으로 전원 공급이 이루어 지지 않는 상태에서 제어 기능 및 관리가 이루어 질 수 있도록 Ride-Through 운전을 수행한다. 고장 발생 없이 제어 시스템 상태를 유지하여 전원 복구 후, 빠른 재기동이 가능하다. 본 논문에서 V/f 제어를 사용하는 범용 인버터를 고려한 Ride-Through 방법으로 KEB(Kinetic Energy Backup) 운전을 제안한다. KEB 운전은 순시 정전에 의한 인버터 고장 방지를 위해 요구되는 에너지를 계산하고 슬립 주파수를 조절하여 회생 운전을 통해 인버터의 직류단 전압을 일정하게 유지한다. 제안한 방법은 실험을 통해 유효성을 검증한다.