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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.


(게재일: 2017.07.04)
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.


(게재일: 2017.07.04)
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.


(게재일: 2017.07.04)
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.


(게재일: 2017.07.04)
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.


(게재일: 2017.07.04)
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.


(게재일: 2017.07.04)
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.


(게재일: 2017.07.04)
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.


(게재일: 2017.07.04)
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.


(게재일: 2017.07.04)
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.


(게재일: 2017.07.04)
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 이내로 일정하게 유지되는 것을 확인하였다.


(게재일: 2017.07.04)
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.


(게재일: 2017.07.04)
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.


(게재일: 2017.07.04)
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.


(게재일: 2017.07.04)
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.


(게재일: 2017.07.04)
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.


(게재일: 2017.07.04)
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.


(게재일: 2017.07.04)
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.


(게재일: 2017.07.04)
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.


(게재일: 2017.07.04)
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.


(게재일: 2017.07.04)
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.


(게재일: 2017.07.04)
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.


(게재일: 2017.07.04)
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.


(게재일: 2017.07.04)
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.


(게재일: 2017.07.04)
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.


(게재일: 2017.07.04)
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.


(게재일: 2017.07.04)
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.


(게재일: 2017.07.04)
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.


(게재일: 2017.07.04)
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.


(게재일: 2017.07.04)
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.


(게재일: 2017.07.04)
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.


(게재일: 2017.07.04)
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.


(게재일: 2017.07.04)
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.


(게재일: 2017.07.04)
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.


(게재일: 2017.07.04)
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.


(게재일: 2017.07.04)
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, 입력의 LED 구동회로 설계와 모의실험을 통해 타당성을 검증한다.


(게재일: 2017.07.04)
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.


(게재일: 2017.07.04)
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.


(게재일: 2017.07.04)
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.


(게재일: 2017.07.04)
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.


(게재일: 2017.07.04)
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.


(게재일: 2017.07.04)
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.


(게재일: 2017.07.04)
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.


(게재일: 2017.07.04)
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.


(게재일: 2017.07.04)
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.


(게재일: 2017.07.04)
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.


(게재일: 2017.07.04)
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.


(게재일: 2017.07.04)
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.


(게재일: 2017.07.04)
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.


(게재일: 2017.07.04)
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.


(게재일: 2017.07.04)
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.


(게재일: 2017.07.04)
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.


(게재일: 2017.07.04)
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.


(게재일: 2017.07.04)
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.


(게재일: 2017.07.04)
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.


(게재일: 2017.07.04)
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.


(게재일: 2017.07.04)
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.


(게재일: 2017.07.04)
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.


(게재일: 2017.07.04)
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.


(게재일: 2017.07.04)
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.


(게재일: 2017.07.04)
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.


(게재일: 2017.07.04)
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.


(게재일: 2017.07.04)