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본 논문에서는 태양광 모듈 집적형 전력변환장치 (Photovoltaic Module Integrated Converter, PV MIC)를 구동하기 위한 제어 시퀀스를 분석하고 이를 구현한다. 이를 위해 Cascade Buck-Boost Converter Topology를 채택하였고, 이를 기반으로 일사조건에 따른 최대 전력점 추종을 위해 PV MIC의 동작 모드를 결정하는 제어 시퀀스를 제안한다. 실제 PV Module을 연결한 PV MIC의 구동 실험을 통하여 제안한 제어 시퀀스를 검증한다.


(게재일: 2012.07.03)
본 논문에서는 다중 반송파 정현 펄스폭 변조방식으로 제어되는 Cascaded H-bridge 멀티레벨 PWM 인버터의 스위칭 손실 저감을 위한 스위칭 패턴을 제안한다. 부하 담당 전력이 상대적으로 큰 H-bridge 모듈의 스위치는 저주파의 기본 출력 전압 레벨을 형성하도록 동작시키며, 부하 담당 전력이 상대적으로 작은 H-bridge 모듈의 스위치는 고주파의 PWM 파형을 기본파에 가감하여 출력전압 파형이 사인파에 가까워지도록 스위칭 패턴을 형성한다. 본 논문에서는 제안된 스위칭 패턴을 PD, APOD 방식의 다중 반송파 정현 펄스폭 변조방식으로 구현하여 Cascaded H-bridge 멀티레벨 PWM 인버터에 적용시키고 실험을 통해 기존의 스위칭 패턴에 비해 스위칭 손실이 개선됨을 증명한다.


(게재일: 2012.07.03)
역률개선용 변환기는 입력전류를 교류전원과 동상으로 제어하여 다이오드 정류기에 비해 역률을 개선하고 THD를 저감시킬 수 있다. 본 논문에서는 단상 역률개선용 배전압 변환기를 IP 제어기와 Anti Wind-up Control을 사용하여 출력전압의 크기를 안정되게 제어하며 PI 제어기와 Anti Wind-up Control을 사용하여 입력전류가 입력전압과 동상이 되도록 제어한다. 또한 Duty-ratio Feed Forward Control을 사용하여 디지털 제어에 의한 진상현상을 저감시킨다. 본 논문에서는 소형화와 경량화가 가능하고 출력전압이 높은 역률개선용 단상 브리지리스 배전압 변환기를 구현한다.


(게재일: 2012.07.03)
본 연구에서는 자동차 납축전지를 위한 지능형 배터리 센서(Intelligent Battery Sensor; IBS) 모듈 기능검사장비를 개발한다. 이를 위해 IBS 모듈에 대한 기능 및 특성평가를 위한 기능 검사 시스템을 구축하고 LABVIEW를 이용한 기능검사 프로그램을 개발한다. IBS를 이용한 감시 제어 시스템은 배터리의 상태를 모니터링하여 최적의 조건을 유지하고 문제 발생 시에 미리 조치할 수 있다. 배터리의 상태 파라미터로는 전압, 전류, 온도를 사용한다. 감시 제어 시스템은 PC를 이용하여 환경을 구축하였으며 LabView를 이용한 GUI(Graphic User Interface)를 구축하여 배터리 데이터를 모니터링하고 저장, 관리가 편리한 장점을 가진다.


(게재일: 2012.07.03)
본 논문은 코어의 다양한 재질, 단면적으로 인한 인덕터의 특성변화를 시뮬레이션 하기 위해 PSIM의 Saturable Core를 이용하여 인덕터 구성을 한다. 특히 전기자동차의 LDC (Low-voltage DC-DC Converter)용 인덕터의 Test-Bed를 구성하고, 인덕터 설계 시 코어의 변화에 따른 인덕터 특성의 변화를 시뮬레이션을 통해 구현한다. 또한 설계된 인덕터를 시뮬레이션에 구현하여 비 이상적인 특성을 가지는 인덕터를 구현하고, 이를 통해 시뮬레이션을 통한 인덕터 검증의 필요성을 제시한다.


(게재일: 2012.07.03)
현재 산업계에서 다양한 용도로 많이 적용되고 있는 PWM 방식의 전력변환장치에 있어서 인덕터는 매우 중요한 수동수자이다. 계통연계형 인버터의 경우 인버터에서 발생한 계통 주입 전류의 품질에 많은 영향을 미치고 있으며 DC/DC 컨버터의 경우 필터로서 DC전류의 품질을 결정하는데 결정적인 역할을 하고 있다. 이러한 인덕터의 특성을 파악하는데 DC중첩특성이 이용되고 있다. 그러나 인덕터 제작 업체에서 이에 대한 특성 분석은 동작환경을 고려하지 않고 이루어지지 않고 있는 실정이다. 본 논문에서는 실제 동작하는 스위칭 주파수와 DC전류상에서 리플전류를 측정하여 실시간으로 DC 중첩특성 곡선을 추출 할 수 있는 방법과 이를 구현한 장치를 제안한다. 주어진 스위칭 주파수와 정격전류환경에서 DC중첩특성곡선을 실시간으로 추출 할 수 시제품을 제작하여 본 논문에서 제안한 방식의 우수성을 검증한다.


(게재일: 2012.07.03)
본 논문에서는 전 영역 ZVS가 가능한 양방향 3상 절연형 인터리브드 DC-DC 컨버터의 제어방법에 대해 서술한다. 3상 절연형 인터리브드 DC-DC 컨버터는 모든 스위치가 ZVS동작을 하여 높은 효율을 갖고 3상 구조를 채택하여 전류경로의 분산을 통한 전력전달 능력의 증대 효과 및 입력전류 리플 크기를 줄여주는 인터리브드 효과를 갖는다. 승압/강압 능력이 있는 부스트/벅 컨버터의 구조는 낮은 권선비의 변압기로 높은 승압/강압 전력변환, 에너지원과 부하 사이에 절연이 가능한 구조이며, 인터리브 동작이 이루어짐에도 불구하고 3상을 각각 제어하지 않고 배터리의 전압전류와 출력전압만을 입력받아 벅모드와 부스트 모드 모두 전압, 전류제어를 수행함으로서 시스템의 간략화가 가능하였다. 따라서 본 논문에서는 제안된 DC-DC컨버터의 제어기를 구성하고 실험을 통해 확인하였다.


(게재일: 2012.07.03)
Cascaded H-bridge 멀티레벨인버터의 스위칭 패턴을 기본파 생성을 위한 저주파 동작과 파형 개선 목적의 고주파 PWM 스위칭 패턴으로 구분하여 스위칭 손실을 감소시킬 수 있지만 입력단의 DC 독립전압원은 각 H-bridge 모듈이 담당하는 출력전압의 레벨에 따라 용량의 차이가 발생한다. 이는 각 H-Bridge 모듈 스위치의 전류 스트레스 차이를 의미하며, 이로 인해 H-bridge 모듈별 수명 차이를 발생시킨다. 본 논문에서는 용량 창이에 따른 모듈 특성 개선과 인버터 수명 문제를 해결하기 위하여 기존의 다중 반송파 정현 펄스폭 변조방식에 스와핑 스위칭 방법을 적용하여 Cascaded H-bridge 멀티레벨인버터에 적용함으로써 스위칭 손실 개선과 함께 각 H-bridge 별 담당 부하 전력을 동일하게 하여 동일 전류 정격 스위치의 사용을 가능하게 한다. 제안된 스와핑 스위칭 패턴을 PD, POD, APOD방식으로 구현하고 이론적 분석과 시뮬레이션을 통해 타당성을 검증한다.


(게재일: 2012.07.03)
NPC 인버터는 기존의 2-레벨 인버터에 비해 전력의 품질 및 효율이 높으며 누설전류가 작은 장점을 갖는다. 또한 병렬운전 인버터는 운영효율, 출력전력의 확장성, 보수의 편리성 등의 장점을 가지므로 병렬 NPC 인버터 구성은 대용량 태양광 발전시스템에 적합하다. 따라서 본 논문에서는 태양광 발전을 위한 NPC 인버터의 병렬운전 시스템을 제안하고 실험을 통해 본 논문의 타당성을 검증하였다.


(게재일: 2012.07.03)
이 논문에서는 모듈 통합형 태양광 전력조절기 시스템을 간소화하기 위해서 인버터 스테이지 DSP에서 도통률을 결정하여 지그비를 이용한 무선방식으로 전송하고 이를 모듈에서 직접 PWM으로 변환하여 전력조절기를 제어하는 직접 PWM 제어방식을 제안하였다. 각 모듈의 전압, 전류를 지그비 모듈을 통하여 일정 간격으로 샘플링하여 그 값을 인버터 스테이지 DSP에 보내주고 MPPT 동작을 통하여 최대전력점에 해당하는 시비율을 컨버터에 다시 지그비 모듈을 통하여 무선으로 보내주는, 전압제어루프를 사용하지 않는 직접 PWM을 이용하여 부스트 컨버터를 제어하는 방법을 사용하였다. 제안하는 방식을 증명하기 위하여 50W 태양광 전력조절기, 듀얼 솔라 PV시뮬레이터 그리고 지그비 모듈을 사용하여 그 타당성을 입증하였다.


(게재일: 2012.07.03)
화석연료의 고갈과 환경문제 때문에 신재생에너지원의 이용은 중요한 문제로 대두되고 있다. 또한 신재생에너지원의 안정적인 공급을 위해서는 에너지 저장장치를 사용해야만 한다. 이러한 이유 때문에 에너지 저장장치를 이용하기 위한 회로에 승압을 위한 컨버터를 병렬로 연결하였을 때 충방전기의 제어기 설계시 승압을 위한 컨버터의 영향을 고려해야만 한다. 본 논문은 에너지 저장장치를 포함한 전력조절장치에서 충방전기에서 나타나는 부스트 컨버터의 입력임피던스를 계산하여 충방전기 설계시 어떠한 영향을 미치는지 소신호 모델링을 통하여 알아보고자 하였다. 충방전기와 부스트 컨버터가 연결이 되어 있을 경우 충방전기 설계시 부스트 컨버터의 소자나 제어에 따라 충방전기의 전달함수에 영향을 주는데 이를 부스트 컨버터의 입력임피던스의 계산을 통하여 어떠한 영향을 주는지 수식적으로 분석하고 이를 MATLAB과 PSIM을 통하여 증명하였다.


(게재일: 2012.07.03)
본 논문에서는 이산 웨이블릿 변환(DWT;discrete wavelet transform)의 다해상도 분석(MRA;multi-resolution analysis)을 통해 분해된 배터리의 저주파 전압 성분(approximation; ) 기반 SOC(State-of-charge) 추정방법을 소개한다. 급격한 전압 변화의 특성을 나타내는 고주파 전압 성분(detail; )이 제거되고 저주파 전압 성분만이 SOC 추정을 위해 사용된다. 이 경우 기존 확장 칼만필터(EKF;extended Kalman filter)에서 SOC 추정에러를 개선하기 위해 사용되었던 노이즈 모델의 생략이 가능하여 알고리즘의 복잡성이 개선된다. 개선된 확장 칼만필터 기반 SOC 추정 결과를 통해 제안된 방법을 검증하였다.


(게재일: 2012.07.03)
본 논문에서는 3상 AC/DC 컨버터의 병렬 운전 시 발생하는 순환전류를 효과적으로 저감시키기 위한 제어 기법을 제안하였다. 병렬 운전 시스템에서 발생하는 순환전류는 제안 된 제어 기법에 따라 저감되고 또한 각 컨버터가 분담하는 임의의 전력량을 제어 할 수 있다. 제안 된 시스템이 갖는 응답 특성 및 정상상태 동작은 시뮬레이션을 토대로 그 타당성을 검증하였다.


(게재일: 2012.07.03)
부하 시스템의 용량 증대와 중요도에 따른 신뢰성 향상을 위해 Uninterruptible Power Supply(UPS)의 병렬운전 연구가 활발히 진행되고 있다. 본 논문은 droop특성을 적용한 3상 UPS의 병렬운전 제어 알고리즘을 제안한다. 또, 기존의 droop 제어기를 적용한 UPS의 plug-and-play(PnP) 운전시 순환 전류의 원인을 분석하고 PnP 운전이 가능한 droop 제어기를 제안한다. 그리고 제안된 알고리즘의 타당성을 검증하기 위해 PSIM을 통해 시뮬레이션을 수행하였다.


(게재일: 2012.07.03)
무정전전원장치(UPS: Uninterruptible Power Supply)는 정전 등의 사고가 발생할 때 양질의 전원을 부하에 공급하는 장치이다. 무정전전원장치의 구성은 크게 역률개선회로, 인버터, battery charger, battery discharger부로 크게 4개로 나눌 수 있다. 그 중 정전 등의 사고발생 시 battery에 충전되었던 에너지를 인버터 부로 공급하여야하며 이를 담당하는 부분이 battery discharger부이다. battery의 전압은 비교적 낮은 전압이며 인버터의 입력에 필요한 전압은 비교적 큰 전압이기 때문에 승압형 컨버터가 필요하게 된다. 본 논문에서는 UPS battery discharger용 3KW급 LLC 공진형 컨버터를 설계하고 실험 검증하였다.


(게재일: 2012.07.03)
오늘날 산업이 발전 할수록 고효율의 전력변환 시스템이 요구되고, 이를 구현하기 위해서는 스위칭 주파수를 높여야 하지만 스위칭 주파수를 높이면 비례적으로 스위칭 손실은 증가하게 되는 문제점이 있다. 때문에 고효율 전력변환 시스템을 구현하기 위해 스위칭 시 손실저감을 위해 소프트 스위칭 기법이 많이 사용되고 있다. 본 논문에서는 변압기를 사용하여 공진인덕터의 전압을 제한시켜 보조스위치가 영전압/영전류 스위칭을 달성하게 함으로써 보조스위치의 스위칭 손실을 발생시키지 않는 소프트 스위칭 구조를 제안한다.


(게재일: 2012.07.03)
본 논문은 계통연계형 인버터의 병렬 운전 시 생기는 문제점을 해결하기 위한 방안으로 커플링된 필터 인덕터를 제안한다. 이 방식은 필터 인덕터의 전류 리플의 감소효과와 함께 인터리빙 기법을 적용하여 커플링된 필터 인덕터의 출력 전류 리플 또한 감소시킨다. 인덕터 전류의 리플 감소를 통해서 인덕터의 코어손실 감소 효과는 물론이고, 필터 인덕터의 커플링을 통해서 두 개의 인덕터가 하나로 합쳐짐에 따라 그 부피 또한 감소시킬 수 있으며, 병렬 운전하는 인버터간 순환전류 또한 저감되는 효과가 있다. 10kW 시제품을 통해 제안된 방식 우수성을 검증하였다.


(게재일: 2012.07.03)
옥외 LED 조명은 수 많은 응용 분야가 있고, 출력 전력 크기에 따라 전력단이 single-stage 와 two-stage 구조로 나뉜다. Single-stage 구조는 낮은 전력 LED 조명에 적합하지만, 60~70W 이상에서는 효율이 떨어지고 변압기의 크기가 커져서 적용하기가 힘들다. 반면에 two-stage 구조는 보통 큰 전력이 필요한 응용분야에 사용되지만, 낮은 부하에서 낮은 역율을 나타내므로 넓은 출력전력 범위를 갖는 분야에 사용되기 어렵다. 이 문제를 해결하기 위하여 본 논문은 pulse duty cycle, pulse frequency modulation 제어 방법을 갖는 interleaved single-stage flyback AC-DC converter 를 제안한다. 제안된 컨버터는 입력 전압이 낮고 부하가 큰 경우 높은 효율을 보이고, 입력 전압이 높고 부하가 아주 작은 경우에도 높은 역율과 낮은 전류 왜곡을 보인다. 그 결과 하나의 AC-DC 컨버터를 넓은 출력전력 범위를 갖는 LED 조명분야 적용시킬 수 있다. 제안된 컨버터의 타당성을 검증하기 위하여 81W prototype을 가지고 실험하였다.


(게재일: 2012.07.03)
본 논문에서는 저가격형 PoE(Power over Ethernet)를 위한 새로운 부하분담기법을 적용한 스위칭 전원 회로를 제안한다. 기존의 PoE 전원회로는 Ethernet 채널 당 제한된 전력용량으로 인해 보다 큰 전력이 요구될 경우 채널별 DC/DC컨버터의 출력을 서로 병렬 접속하여 사용하고 있으며 각 채널별 부하를 동일하게 분담하기 위해 부하분담 IC 및 부가회로가 추가됨에 따라 회로 구조가 복잡하고 부피가 증대되는 단점이 있다. 제안된 PoE 전원회로는 이러한 문제를 해결하기 위해 병렬 연결된 채널 간 부하분담을 별도의 부가회로 없이 일정하게 제어할 수 있다. 제안 회로의 타당성 검증을 위해 이론적 분석 및 50W 급 시작품 제작을 통한 실험결과를 제시한다.


(게재일: 2012.07.03)
본 논문에서는 C-rate, 온도, SOC (State-of-Charge, 잔존용량)를 고려하여 NiMH 배터리를 모델링하였고, 시뮬레이션 결과를 배터리 실험 결과와 비교하였다. 제안한 배터리 모델은 1차 테브난 등가회로를 기반으로 구성하였으며 Matlab/Simulink 환경에서 구현하였다. 모델을 구현하기 위한 실험으로는 정전류, 펄스전류 실험을 하여 가변온도와 다양한 C-rate에서 변하는 파라미터를 도출하였고, 도출한 파라미터는 룩업 테이블을 이용하여 배터리 모델에 적용하였다. 제안된 배터리 모델을 짧은 시간동안 불규칙하게 변하는 전류 패턴에 대한 시뮬레이션과 실험 파형을 통하여 배터리 모델의 성능을 검증하였다.


(게재일: 2012.07.03)
최근 LED 드라이버의 효율 향상에 집중될수록 LED의 특성을 고려한 정전류 제어가 더욱 중요해지고 있다. 본 논문에서는 LED 모듈과 같은 정전류 제어가 필요한 부하에 플라이백 컨버터의 병렬구조 연결에 의한 정전류 공급법에 대해 제안한다. 플라이백 컨버터를 병렬구조로 연결하고 전류 불연속 모드 상태에서 스위칭 소자에 PWM 신호를 교차 인가하고, 또한 싱글 스테이지의 전력변환을 함으로써 시스템 효율을 개선하였다. 더불어 병렬구조로 연결된 플라이백 컨버터의 변압기를 통합하여 설계함으로써 코어의 부피, 비용 및 출력 리플 저감의 효과를 가능하게 하였다. 제안된 알고리즘 및 시스템에 대해서 시뮬레이션을 통해 그 타당성을 검증하였다.


(게재일: 2012.07.03)
본 논문에서는 LED 구동용 전원장치의 필터커패시터와 변압기 권선비에 따른 MOSFET의 전압 정격 및 스위칭 손실 특성 등을 다루었다. 스위칭 손실을 최소화 하려면 변압기 권선비를 최적화할 필요가 있다. 또한 필터커패시터 값이 MOSFET의 전압정격에 영향을 미치므로 이를 고려한 설계가 필요함을 확인하였다.


(게재일: 2012.07.03)
동일한 패시브 소자를 사용한 조건에서 부하 변동에 대한 출력 전압 레귤레이션을 향상시키기 위해서 출력 전류의 피드포워드 기법이 많이 이용되고 있다. 그러나 이러한 방법은 출력 전류를 센싱하기 위해 직렬 저항 사용이나 홀센서와 같은 전류 센서를 사용하게 되는데 이는 각각 저항 손실 증가와 가격 증가로 이어지게 되는 단점이 있다. 이에 이러한 출력 전류 센서 없이 출력 캐패시터의 전압을 이용하여 출력 전류를 간접적으로 센싱하여 출력 전류 피드포워드를 하는 기법을 제안하고 이를 시뮬레이션을 통해 검증한다.


(게재일: 2012.07.03)
비례-적분(PI) 제어기 출력이 포화되었을 때, windup현상이 나타나며 이것은 큰 오버슈트 및 느린 정착 시간과 같은 성능저하를 야기시킨다. 이 논문에서는 이러한 문제점을 개선하기 위해 적분 상태 예측기를 갖는 Anti-windup PI제어기를 이용한 전류제어 방법을 제안한다. PSIM을 이용한 시뮬레이션을 통해 성능을 증명하였다. 이 방법은 PI제어기 출력이 포화되었을 경우와 그렇지 않을 경우에 따라 적분 상태가 각각 제어된다. 실험결과는 PI제어 방법과 비교하여 오버슈트 및 정착 시간과 같은 제어 성능이 개선되었음을 보여준다.


(게재일: 2012.07.03)
본 논문은 LCL 필터의 능동댐핑을 적용한 3상 4선식 PWM 정류기 제어 방법을 제안한다. 3상 4선식 PWM 정류기의 입력단에 위치한 LCL 필터는 단일 L 필터에 비해 필터 사이즈, 무게 감소와 입력 전류의 고조파 성분 감쇠 등에 장점을 가지고 있다. 그러나 LCL 필터의 공진 주파수의 영향으로 PWM 정류기 제어 안정성 문제를 가지고 있다. 이러한 문제를 해결하기 위해서는 LCL 필터에 능동댐핑을 적용하여 PWM 정류기 제어 안정성을 향상 시킨다. 시뮬레이션 결과를 통해 본 논문이 제안한 제어 방법의 실효성을 검증한다.


(게재일: 2012.07.03)
본 논문은 계통 연계형 인버터에서 FFT를 이용한 선택적 고조파 제거 알고리즘을 제안한다. 제안하는 FFT 기법은 별도의 게인 튜닝 없이 직접제어가 가능하며, 노이즈에 강인한 특징을 가진다. 기본적으로 신재생 에너지원을 통해 계통 연계 인버터는 계통에 전력 공급할 뿐만 아니라 계통 전원 전류에 나타나는 저차 고조파를 선택적으로 제거할 수 있다. 제안된 제어 전략의 타당성을 실험을 통하여 검증하였다.


(게재일: 2012.07.03)
본 논문에서는 가변속 풍력발전시스템을 위한 최적속도의 PSF(Power Signal Feedback) MPPT 제어를 제안한다. 풍속센서를 이용한 데이터 수집이 요구되지 않으며 공기밀도, 출력되는 전력 피드백 값을 이용하여 시스템 속도 제어를 위한 지령속도를 출력하여 최대 전력점을 찾도록 하는 제어 방법으로, PSIM 프로그램 결과를 통해 본 논문의 타당성을 입증한다.


(게재일: 2012.07.03)
연료전지는 매우 늦은 응답속도를 가지므로 부하 증가시 Li-Ion 배터리나 슈퍼 커패시터 같은 별도의 에너지 저장장치로부터 필요한 전류를 공급받도록 구성되는데 이들 사이에서 전력전달을 위해 DC-DC 컨버터가 필수적으로 요구된다. 본 논문에서는 상태평균화 기법과 PWM 스위치 모델을 사용하여 DC-DC 컨버터를 해석하고 시뮬레이션 하였다. 또한 배터리 등가회로를 구성해서 배터리 등가 임피던스를 고려한 이중루프 제어기를 설계하고 정전류/정전압 충전모드 시뮬레이션을 통해 효과를 확인하였다.


(게재일: 2012.07.03)
수중에서는 대기와 달리 매질의 차이로 인하여 통신의 제약이 따르므로 초음파를 이용하여 정보를 송 수신한다. 수중통신을 하기 위해서는 신호를 증폭시키는 전력증폭기와 증폭된 전기 신호를 초음파로 변환시키는 트랜스듀서가 필요하다. 전력증폭기는 선형적인 출력이 보장되어야 하며, 수중에서의 발열과 연료문제로 인하여 높은 효율로 동작하여야 한다. 하지만 기존의 전력증폭기는 인가되는 고정전압과 출력전압의 차이로 인해 손실이 발생하여 효율이 저하된다. 본 논문에서는 수중 통신에 적합한 특성을 가진 APEX사의 Class B push-pull 타입의 MP108A증폭기를 사용하여 선형적인 출력 특성을 보장하며 넓은 대역폭을 갖는 전력증폭기를 구현하고, 실험을 통해 특성을 확인하였다.


(게재일: 2012.07.03)
본 논문에서는 차량용 저전압 DC-DC 컨버터 (Low voltage DC-DC Converter, LDC)에 최적화된 자성소자를 개발하기 위한 Test Platform 구축 과정을 제시한다. 현재 연구, 개발된 LDC를 토대로 자성소자 개발에 범용성을 가지는 정격사양을 결정하고 그에 따른 시스템을 구성한다. 또한 시스템에 적용된 위상천이 풀-브리지 (Phase-Shift Full-Bridge, PSFB) 컨버터에서 자성소자가 미치는 영향을 분석한다. 분석 결과를 기반으로 구성한 시스템에서 안정적인 성능 검증을 위한 자성소자의 적정 설계범위를 제시하고, 범용성을 위해 입출력 변화에 따른 자성소자 설계 요소들의 변화 추이를 제시한다.


(게재일: 2012.07.03)
본 논문은 풍력발전시스템의 발전기 측 컨버터로 3상 단방향 전력변환기인 비엔나 정류기를 적용하는 연구에 대하여 기술한다. 본 논문에서는 기존의 발전기 측 컨버터로서, 3레벨의 3상 단방향 정류기인 비엔나 정류기를 적용 하여, 그 효과를 모의해석을 통하여 확인한다. 모의해석은 MATLAB/SIMULINK를 이용하여 풍력발전시스템의 발전기 측을 구현하여 풍력 발전에 적용된 비엔나 정류기 성능을 분석하였다.


(게재일: 2012.07.03)
근래 사용되는 공진형 컨버터는 넓은 주파수대역에서의 ZVS 특성의 우수함으로 인해 많은 연구가 진행 중이다. LLC 공진형 컨버터 경우는 부하에 따른 전압전달비가 크게 변화하기 때문에 부하의 변화가 적은 분야에서 주로 사용되어왔다. 그 때문에 최근에는 LLC 공진형 컨버터를 넓은 부하범위에서도 이용할 수 있는 연구가 개발되고 있다. 하지만 LLC 공진 컨버터의 동작 조건에 따라 가변하는 방법이 넓은 부하 조건에 완벽하게 대응하기에는 어려운 면이 있다. 이 때문에 경부하 조건에서의 전압 변환율에 만족하기 위한 제어 방법을 제안한다.


(게재일: 2012.07.03)
역률개선용 AC/DC Flyback 컨버터의 경우 우수한 역률을 획득할 수 있으나 코어손실이 크고 효율이 낮으며 반면 Forward 컨버터의 경우 코어손실이 작아 높은 효율을 획득할 수 있으나 Dead zone이 존재하여 고역률 획득이 어려운 단점을 갖는다. 따라서 본 논문에서는 Forward 컨버터와 Flyback 컨버터의 장점을 동시에 구현할 수 있는 고효율 및 고역률 Balanced forward-flyback 컨버터를 제안한다. 제안된 컨버터는 스위치 온 시 Forward 컨버터로 동작하며 스위치 오프 시 트랜스포머 자화인덕터 리셋을 위해 Flyback 컨버터로 동작하므로 고역률 및 고효율 획득이 가능하며 Forward 및 Flyback 컨버터가 다루는 에너지량이 전류평형 캐패시터에 의해 항상 절반씩 배분되므로 AC입력전압의 크기에 관계없이 항상 고효율 획득이 가능하다. 제안된 회로의 타당성 검증을 위해 이론적 분석결과와 24W급 LED 조명 회로에 적용한 실험결과를 제시한다.


(게재일: 2012.07.03)
최근 신재생 에너지를 사용하는 산업 응용분야의 다양화로 인해, 1kW~수십kW 대용량 부하들이 적용되는 경우가 많아지고 있다. 이렇게 시스템 용량이 커질수록 전력변환장치의 고효율화는 중요하며, 특히 고효율 트랜스포머를 이용하는 토폴로지들이 선호된다. 또한 다양한 레벨의 산업 응용분야들을 만족시켜주기 위해서, 다양한 부하조건이 요구되어진다. 따라서 본 논문에서는, 다출력에 적합한 절연형 회로구조들에서 다양한 레벨의 서브 전원들을 출력하기 위한 몇 가지 방법들을 비교 분석한다. 이를 바탕으로, 대용량 하이브리드 전력변환장치의 설계를 제안하고 시뮬레이션을 통해 검증한다.


(게재일: 2012.07.03)
본 논문에서는 DC배전에 앞서 AC배전에서 사용하고 있는 부하를 AC에 비교하여 DC전원이 공급될 때 기존의 가전제품들의 전기적 특성을 분석하고, AC를 DC로 전환하기 위한 변환장치를 제거하고 DC를 공급할 때의 전기적 특성에 대하여 살펴 DC배전의 효율성에 대하여 실험을 통하여 검토하였다.


(게재일: 2012.07.03)
본 논문에서는 Cascade Buck-Boost 컨버터를 사용한 모듈 직접형 컨버터 (Module Integrated Converter, MIC)를 이용하여 독립형으로 저전압 배터리를 충전할 수 있는 알고리즘을 제안하고 이를 검증한다. 제안한 알고리즘은 입력 조건의 변화를 고려하여 MPPT 충전 동작 및 Constant Current (CC) - Constant Voltage (CV) 제어를 수행할 수 있어 배터리를 항상 최대의 전력으로 충전할 수 있게 한다. 제안한 충전 장치는 150W급 PV Module을 사용하여, 98.4%의 고효율 획득 및 알고리즘 성능을 검증한다.


(게재일: 2012.07.03)
본 논문은 전기자동차 (Electric Vehicles, EVs)용 리튬 이온 (Li-Ion) 배터리의 충전 및 충전 속도 향상을 위하여 6.6kW급 고전력 탑재형 충전기 (On-Board Charger, OBC)를 설계한다. 높은 부하 가변범위와 차량 실장 특성을 고려하여 가용 가능한 토폴로지들 중 최적의 토폴로지로 위상천이 풀-브릿지 컨버터 (Phase-Shift Full-Bridge, PSFB)를 제안하고 타당성을 밝힌다. 또한 토폴로지를 구동하는 스위칭 주파수와 주요 수동소자의 변화에 따른 부피와 효율 등의 Trade-Off 관계를 이론적으로 전개하여 최적화한다.


(게재일: 2012.07.03)
본 논문은 확장 칼만 필터(EKF)를 이용하여 배터리의 SOC(State-of-Charge) 추정 방법을 제안하였다. EKF는 정확한 모델에서만 제대로 동작 할 수 있다. 따라서, 본 논문은 EKF의 적용을 위해 높은 정확도를 가진 전기적 배터리 모델에 대해 설명한다. 배터리 모델은 4.2V, 40Ah의 리튬폴리머 전지에서 추출되었다. 배터리는 Bulk 커패시터, 두 개의 R-C회로, 직렬 저항을 사용하여 모델링하였다. EKF를 모델에 적용하기 위해 캐패시터 전압은 개방 회로 전압(OCV)을 나타내는데 사용된다. EKF는 충/방전 기기인 Maccor 8500에 의해 얻을 실험 데이터로 테스트하였다. 테스트 결과에서 추정의 오차가 최대 5% 정도로 줄일 수 있다는 것을 보여준다.


(게재일: 2012.07.03)
3상 전류형 인버터는 3상의 전류원을 정류하여 직류로 내보내는 대표적인 전력변환시스템이다. 3상 전류형 컨버터의 효율을 극대화 시키는 연구가 활발히 진행되고 있는 현재 시점에 스위칭시퀀스를 간략화 하여 스위칭횟수를 감소함으로써 스위칭 손실 저감시킴은 전체 시스템 효율에 긍정적인 영향을 미친다. 본 논문에서는 3상 전류형 컨버터의 기존 스위칭시퀀스를 간략화 함을 통해 스위칭 절환을 최소로 하는 3상 전류형 컨버터의 제어기법에 대해 제안을 하며, 그 유효성을 PSIM 시뮬레이터와 실험을 통해서 검증한다.


(게재일: 2012.07.03)
본 논문에서는 과변조 영역에서의 전압변조방식에 따른 리플 분석에 대하여 설명한다. 일반적으로 과변조 영역에서의 제어는 제어가능한 속도영역의 확장과 동특성 향상을 위해 이용된다. 전압 지령이 출력 가능한 전압 변조 영역 이상으로 상승되는 경우, 이를 출력 가능한 전압 범위내로 지령을 수정하게 되는 데, 이 때 출력해야할 전압 지령과 출력 가능한 전압 사이의 오차는 전류제어 수행에 리플로 발생한다. 본 논문은 이러한 과변조 영역에 대한 분석에 있어 데드타임이나 최소 PWM 출력이 고려된 전압 변조 방식에 대해 고찰한다. 이에 대한 전압 및 전류 리플 분석을 통해 과변조 영역에서의 적절한 전압 변조 방식에 대해 알아본다.


(게재일: 2012.07.03)
본 논문은 고조파(Harmonics) 규제 만족을 위해 사용되는 리액터와 EMI(Electro-Magnetic Interference) 필터 회로에 관한 것으로서, 기존의 고조파 규제와 150kHz ~ 30MHz 대역의 EMI CE(Conducted Emission) 규제를 만족하기 위하여 각각 사용했던 리액터와 EMI 필터의 CM Choke 코일을 CM Choke의 누설 인덕턴스를 이용하여 CM Choke 코일 하나로 대체한다. 결과적으로 기존의 리액터 소자를 제거함으로써 사용 소자 개수 저감에 따른 부피 및 가격 저감을 실현할 수 있다는 장점을 가진다. 또한 실제 제품에 적용해 고조파, EMI 측정결과 문제가 없음을 검증하였으며, 온도 특성도 문제가 없음을 확인했다.


(게재일: 2012.07.03)
본 논문은 점차 성장하고 있는 전동기를 이용한 교통수단으로써의 전기 자전거에 적용된 위치 센서인 홀 센서의 고장 검출을 위한 방법 제시와 고장 회피를 위한 방법을 제시한다. 전동기를 응용한 전기 자전거, 전기 스쿠터, 전기 자동차, 전기 보트 등 다양한 분야에서 전동기의 사용이 점차 넓어지고 있지만 현재는 전동기의 구동 및 제어의 관점에서만 다루어 지고 있는 실정이다. 하지만 전동기의 구동 보다 더 중요한 문제는 사람을 운송하는 분야이기 때문에 높은 구동 안정성이 요구 되고 있다. 따라서 본 논문은 전기 자전거에 적용된 홀 센서의 고장의 종류에 대해 검토하고 고장으로 판단 한 이후 정상적인 구동이 가능 할 수 있도록 센서리스 구동으로의 전환이 가능 하도록 하였다. 이를 모의 실험과 실험을 통해 타당성을 검증 하고자 한다.


(게재일: 2012.07.03)
본 논문은 380V DC 배전 시스템의 양방향 전력 흐름 제어와 전력 변환 효율 개선을 위한 고효율 절연형 양방향 AC-DC 컨버터를 제안한다. 제안하는 회로는 비절연형 양방향 AC-DC 정류기와 절연형 양방향 CLLC 공진형 컨버터로 구성된다. AC-DC 정류기의 전력 변환 효율 높이기 위해서 단극성 SPWM 방식을 이용하여 SiC 다이오드와 Anti-parallel 다이오드가 없는 IGBT와 MOSFET를 이용하여 전력 변환 효율을 증가 시켰다. 절연형 양방향 DC-DC 컨버터의 효율을 높이기 위해서 전 범위 ZVS 동작이 가능한 양방향 CLLC 공진형 컨버터를 이용하였다. 5kW 시제품을 통하여 제안하는 절연형 양방향 AC-DC 컨버터의 성능을 검증하였다.


(게재일: 2012.07.03)
본 논문에서는 납 축전지를 사용하는 산업용 전기차량의 SOC(State Of Charge)를 별도의 BMS(Battery Management System)장치 없이 추정하는 방법에 대해 기술한다. SOC를 추정하기 위한 기존의 전통적인 방법들 중 전력을 적산하는 방법(Ampere hour counting)이 널리 사용되는데 이는 장치의 내, 외적인 요인에 의해 발생한 오차가 누적될 수 있다. 배터리의 전압을 측정하여 SOC를 추정하는 OCV(Open Circuit Voltage) 방법은 배터리가 안정 상태에 도달하기까지 충분한 휴지 시간이 필요해 실시간으로 적용하기 힘들다. 이 외에 칼만 필터를 이용하는 방법은 시스템을 정확히 모델링해야 하고 계산이 복잡하다는 단점이 있다. 본 연구에서는 전력을 적산하는 방법을 기본으로 하고 배터리의 전압을 적절히 이용하여 누적되는 오차를 보정하는 방법을 제안한다. 제안한 방법에 대해 시뮬레이션 하고 실제로 산업용 차량인 AC 전동 지게차로 실험하여 그 타당성을 검증 하였다.


(게재일: 2012.07.03)
본 논문은 마이크로그리드에서 에너지 저장 시스템으로 이용되는 슈퍼커패시터 충방전용 양방향 DC-DC 컨버터의 효율을 고려한 변압기 권선비 설계에 관한 것이다. 본 논문에서 다루고자 하는 시스템은 Dual Full-Bridge 방식의 양방향 DC-DC 컨버터이다. 슈퍼커패시터측의 방전 동작시 컨버터는 부스트 컨버터로 등가화 할 수 있다. 따라서 등가화한 부스트 컨버터에 대해 권선비를 달리하면서 동일한 출력 조건에서 스위치 손실을 계산하였으며, 이를 통하여 최소의 손실을 가지는 출력전압 즉, 권선비를 찾는 방법을 제안한다.


(게재일: 2012.07.03)
최근 하이브리드 및 전기자동차에 대한 관심이 높이지는 가운데 전기자동차용 배터리 충전기술 또한 대두 되고 있다. 본 논문은 충전 기능 만을 고려한 단방향 충전시스템에서 방전 기능을 추가한 양방향 충전시스템에 대하여 서술한다. 양방향 시스템은 차량의 배터리를 저장매체로 활용하여 계통과 배터리간의 전력을 양방향으로 전달할 수 있기 때문에 주차된 차량등의 배터리의 잉여전력을 계통으로 전송 할 수 있다. 용량은 가정용으로써 3.3kW 탑재형 단상 양방향 충/방전기에 대한 시뮬레이션과 실험을 통해 결과를 도출했다.


(게재일: 2012.07.03)
본 논문은 휴대용 연료전지-배터리 하이브리드 시스템에 적용 가능한 구조들을 비교 분석하고 구조 선정을 위한 가이드라인을 제시한다. 각 구조의 특징 및 장단점을 분석하고 시스템 설계 사양에 적합한 구조를 선정하는 과정을 보인 뒤, 그 타당성을 PSIM 시뮬레이션을 통해 검증한다.


(게재일: 2012.07.03)
본 논문에서는 입력 단 센서를 제거한 태양광 AC 모듈 인터리브드 플라이백 인버터의 최대 전력점 추종 및 전류 평형 제어 기법을 제안한다. 기존 제어 방식들의 수행을 위해서는 입력 전압 , 입력 전류 센서와 각 상 스위치 단의 전류 센서들이 필요하나 4개의 센서와 주변 회로는 AC 모듈의 사이즈, 부피 및 가격을 증가시킨다. 이러한 문제점들을 해결하기 위해 제안하는 방식은 각 상의 전류 센서만을 사용하여 최대 전력점 추종 및 전류 평형 제어를 동시에 수행한다. 제안한 시스템의 타당성을 이론적 분석과 시뮬레이션을 통해 검증한다.


(게재일: 2012.07.03)
본 논문에서는 신재생에너지원인 1.5MW 풍력발전기가 연계된 계통에 2MVA/500kWh BESS(Battery Energy Storage System)를 적용하여 실증시험을 수행한 결과를 기술하였다. 풍력발전기의 출력 전력을 측정하여 제어 알고리즘에 따라 충, 방전 지령값을 계산하는 상위제어기 EMS와 BESS를 연동하여 운전하였다. 이를 통해 BESS를 이용하여 풍력발전기의 출력이 심하게 변동하여도 계통으로 송전되는 전력을 안정적으로 제어할 수 있음을 검증하였다.


(게재일: 2012.07.03)
수냉형 인버터는 냉각 시 칠러를 사용하게 되는데 칠러는 입력 냉각수의 온도가 높을수록 열교환 효율이 높아져 소비전력이 감소한다. 하지만 인버터는 입력 냉각수의 온도가 높을수록 손실이 증가하게 되므로 수냉형 인버터는 각각의 출력 부하에 따라 최대 효율 점이 존재한다. 본 논문에서는 각각의 출력 부하에서 냉각수 온도 제어를 통해 수냉형 인버터의 최대 효율점을 추적하는 방법을 제안한다.


(게재일: 2012.07.03)
최근 LED의 빠른 성장과 새로운 개발이 이루어지면서 이를 이용한 응용제품의 개발과 기존 조명을 대체하려는 연구가 활발히 진행 되고 있다. 기존의 LED PCB Ass'y와 구동드라이브는 분리형으로 Size및 소자의 개수가 많아 cost및 신뢰성 부분에 제약이 따른다. 이에 대한 보완점을 찾기 위하여 본 연구에서는 새로운 LED 구동 드라이브를 제안하였다. 회로의 부하를 LED Module로 구성하여 피크 전류를 완화하여 LED 동작 및 전류제어가 가능 하고, 부하에 저항만 있을 때의 전압, 전류의 출력파형이 플리커 현상을 보이는 부분이 사인파로 조정된 모습을 확인 할 수 있다. 본 연구 에서는 기존 LED 드라이브의 많은 제약적인 부분을 보완하기 위해 출력되는 전압, 전류의 파형이 부하에 따라 변화하는 모습을 시뮬레이션을 통해 검증하였다.


(게재일: 2012.07.03)
본 논문에서는 저전압 대전류 출력 구조에 적합한 병렬 운전형 풀브리지 컨버터의 구조 및 운전기법에 대하여 제안하였다. 제안된 회로에서는 6개의 스위치 및 위상각을 이용하여 풀브리지 컨버터 두 모듈의 병렬 운전이 가능하다. 2kW급 하드웨어를 통하여 제안된 회로의 기본 동작원리 및 실험결과를 기술하였다.


(게재일: 2012.07.03)
본 연구에서는 단상 1.9 kV/220 V, 2 kVA 용량의 양방향 지능형 반도체 변압기의 새로운 회로구성을 제안하고 그 동작과 성능을 분석한 내용에 대해 기술하고 있다. 제안하는 반도체 변압기는 고압 고주파 AC-DC 정류기와 저압 양방향 DC-AC 컨버터로 구성되어 있으며, 회로적인 특성을 다양하게 분석하기 위하여 먼저 PSIM 소프트웨어를 이용한 시뮬레이션을 실시하였고 이를 기반으로 반도체변압기를 제작하여 실험을 통해 그 동작과 성능을 검증하였다. 제안하는 반도체변압기는 최근 많은 관심이 고조되고 있는 Smart-Grid에 효율적으로 적용 가능할 것으로 보인다.


(게재일: 2012.07.03)
전해 커패시터는 인버터 등을 포함하는 전력 변환 장치에 직류 전압 평활용으로 사용되며, 다른 구성 요소와 비교하여 고장 발생률이 가장 높다. 본 논문은 이러한 전해 커패시터의 상태를 진단하는 방법에 대한 것으로 커패시터 전압의 충, 방전을 이용한다. 전해 커패시터가 충전된 상태에서 전동기에 전류를 인가함으로써 커패시터에 충전된 에너지를 방전 시키고, 방전된 에너지로부터 커패시턴스를 추정한다. 정상 상태의 커패시터와 열화된 상태의 커패시터의 용량 변화로부터 커패시터의 상태를 판별한다. 본 논문에서 제안된 기법은 상용 인버터에 적용하는 데 추가의 하드웨어가 필요하지 않아 저가로 구현할 수 있으며, 커패시터 용량의 변화를 신뢰성 있게 추정할 수 있기 때문에 커패시터 고장진단에 효과적이다.


(게재일: 2012.07.03)
본 논문은 배터리 셀 전압의 균등화에 대한 새로운 회로를 제안한다. 제안한 회로는 확장된 다권선 변압기를 이용한 회로로 변압기 사이에 있는 권선을 연결하여 모듈 간의 밸런싱 동작이 이루어지게 하는 회로이다. 밸런싱 성능을 분석하기 위하여 Cantilever 변압기 모델을 사용하였는데 이 모델을 통하여 모듈 간의 밸런싱 편차를 도출하였다. 기존의 회로와는 대조적으로 이 제안된 회로는 모듈화 및 제어가 쉽고 무엇보다도 배터리 수에 제한이 없다는 점이 장점이다. 이것은 고전압을 요구하는 하이브리드 전기 자동차(HEV)와 같은 어플리케이션에서의 밸런싱된 많은 직렬 연결된 배터리 셀 전압에 중요한 이점들이 될 수 있다. 본 논문에서는 이 회로의 타당성을 검증하기 위하여 이론적으로 분석하고 6개의 배터리 셀들을 이용하여 시뮬레이션을 실시하였다.


(게재일: 2012.07.03)
본 논문은 일부 내부 가습형 연료전지 스택에서 가습시 발생되는 출력전압의 단락현상을 해결하기 위한 다양한 방법들을 제시한다. 가습구간동안 배터리로부터의 전력을 활용하는 제어알고리즘 적용 방법, 출력전압의 허용 범위를 만족시키기 위해 하드웨어적으로 보상하는 방법들을 제안하고 실험을 통해 그 효과를 검증한다.


(게재일: 2012.07.03)
포항가속기 연구소에서는 4세대 가속기의 전자를 가속시키기 위해서 100ppm(0.01%) 이하의 고전압 안정도를 가진 200MW 펄스 모듈레이터가 요구된다. 그러므로 본 연구소에서는 고전압 안정도를 가진 고정밀 고전압 CCPS를 일반 CCPS와 병행하여 산업체와 함께 공동 개발을 진행하였다. 개발된 일반 CCPS의 사양은 50 kV, 30 kJ/sec, 600mA, 1000ppm이하이고, 고정밀 CCPS의 사양은 50 kV, 5 kJ/sec, 100mA, 100ppm이하이다. 본 논문에서는 CCPS의 개발 및 실제 모듈레이터에 설치하여 시험한 결과를 발표하고자 한다.


(게재일: 2012.07.03)
본 논문은 새로운 역률보상회로를 적용한 플러그인 하이브리드 전기 자동차 탑재형 완속 충전기(On-Board Charger, OBC)를 제안한다. 제안하는 완속 충전기용 역률보상회로 (Power Factor Correction, PFC)는 기존의 부스트 컨버터를 기본으로 하는 역률보상회로와 동일한 개수의 회로 부품과 입 출력전압 관계를 가진다. 회로 구조상 전파 정류된 DC 전압을 저장하는 입력 커패시터와 입력 인덕터의 에너지가 저장되는 출력 커패시터가 직렬 결합되어 DC-link 전압을 형성하므로 출력 커패시터의 동작전압(Working voltage)을 낮출 수 있어 단가절감이 가능하다. 제안된 역률보상 회로를 적용한 플러그인 하이브리드 전기 자동차 탑재형 완속 충전기에 대한 동작 특성을 해석하고 시뮬레이션을 통해 타당성을 검증한다.


(게재일: 2012.07.03)
본 논문에서는 하이브리드 전기자동차의 전장시스템 에너지 공급을 위한 보조배터리 충전용 저전압 직류 변환장치(Low voltage DC-to-DC Converter, LDC)를 제안한다. 차량 탑재용의 특성상 소형 경량화 설계 기술을 통한 연비증가, 동력성능의 향상이 매우 중요하다. 본 논문에서 제안하는 LDC는 부스트와 포워드 컨버터 구조를 혼합한 형태로 부스트 컨버터의 입력 인덕터를 변압기로 대체하여 포워드 컨버터와 결합시킴으로서 출력전압의 승 강압 동작을 구현한다. 따라서 차량 시동 시 내연기관을 구동하기 위한 승압모드로 동작하고, 그 외 일반적인 경우는 차량 내 각종 전장부하에 전력을 공급하기 위한 강압모드로 동작된다. 제안된 컨버터의 동작 모드에 따른 이론적 분석을 시행하고 PSIM을 이용한 시뮬레이션을 통해 타당성을 검증한다.


(게재일: 2012.07.03)
DC-DC 컨버터를 인터리브 방식으로 제어하면 출력 전류 리플이 저감되고, 출력 필터 커패시터의 용량을 줄일 수 있다. 하지만 공진(Resonance)을 통해 전력을 전달하는 LLC 공진형 컨버터의 경우 회로를 구성하는 공진 인덕터 및 공진 커패시터의 오차(Tolerance)로 인해 출력 전류 리플의 언밸런스가 심화될 수 있다. 따라서 이를 개선할 수 있는 방법에 대한 연구가 필요하다. 본 논문에서는 Y결선 정류기를 이용한 3상 인터리브드 LLC 공진형 컨버터의 출력 전류 리플 밸런싱 방법을 제안한다. 제안된 방법은 3상 인터리브드 LLC 공진형 컨버터와 각 LLC 공진형 컨버터 앞단의 Bridgeless PFC가 독립적으로 추가되어 회로가 구성된다. 3상 인터리브드 LLC 공진형 컨버터는 분할된 위상으로 비독립적으로 제어하며 출력 전류 리플의 언밸런스를 Bridgeless PFC의 출력 전압을 가변함으로써 개선할 수 있는 방법을 제안하고 이를 시뮬레이션(PSIM)을 통해 제안된 밸런싱 방법을 검증하였다.


(게재일: 2012.07.03)
본 논문에서는 태양광 발전 시스템의 직류 모듈 집적형 전력변환장치를 인덕터 전류 및 입 출력 전압을 이용하여 MPPT 및 출력 전류 제한을 수행하는 제어 방법을 제안한다. 이를 통해 기존의 입 출력 전류 및 입력 전압을 이용하는 방식에 비해 전류 센서를 한 개 줄이면서 동일한 특성으로 제어가 가능하다. 또한 실험을 통해 제안하는 방식의 타당성을 검증한다.


(게재일: 2012.07.03)
본 논문에서는 전기자동차용 탑재형 충전기회로 (On-Board Charger, OBC) 에 사용되는 부하 직렬 공진형 컨버터 (Series loaded Resonant DC-DC Converter, SRC) 의 정전압 제어를 위해 기존에 듀티를 고정하고 주파수만을 제어하던 방법에 듀티도 같이 제어하는 비대칭 듀티 제어 방법 (Asymmetrical Duty Cycle Control) 을 적용하였다. 적용한 SRC-OBC의 등가화 모델의 수식적 분석을 통해 제안한 회로의 동작영역을 도출하여 결과로 얻어진 동작영역에서 제안한 회로의 부하에 따른 효율을 기존 주파수 제어 방법과 비교 분석을 통하여 적용한 제어 방법의 타당성을 검증한다.


(게재일: 2012.07.03)
비 절연형 PCS를 사용하였을 때 절연을 할 수 없기 때문에 안전에 대한 위험이 있고 손실이 커서 전체적인 효율이 낮다. 본 논문에서 듀얼 풀 브릿지 컨버터를 사용하여 구현하였다. 각 소자들의 전압, 전류 정격을 줄일 수 있으며 전기적인 절연으로 인하여 안전하다. 또한 승압 비가 홀로 사용했을 때 보다 높으며 고주파 변압기의 턴비를 줄일 수 있다. 본 논문은 1.5[kW]급 듀얼 풀 브릿지 컨버터와 단상 인버터를 이용한 PCS를 설계하고 설계한 파라미터를 구현하여 실험을 통해 검증하였다.


(게재일: 2012.07.03)
본 논문은 EVs/PHEVs에 사용되는 Bidirectional-LDC 일체형 OBC의 회로구조 및 동작특성 분석결과를 보고한다. 설계된 OBC는 한 개의 트랜스포머와 히트싱크를 LDC 회로와 공유하며, OBC의 출력 측 브릿지 방식의 정류회로는 LDC 동작 시 양방향 운용이 가능하다. 논문에서는 배터리 충전 조건에 따른 적합한 동작모드 제어 알고리즘을 분석하고 검증을 위한 프로토타입의 시험결과를 보고한다.


(게재일: 2012.07.03)
최근 각광받고 있는 반도체 발광 소자를 이용한 고체 상태 광원(Solid State Lighting)은 기존 광원에 비해 고효율이어서 에너지 절약적 측면에서 대두되고 있다. 점광원인 LED에 비해 면광원인 OLED는 두께를 얇게 구현할 수 있고, 다양한 모양으로 광원의 구현이 가능하다. 따라서, 본 논문에서는 효율적인 OLED 조명 구동을 위해 넓은 입력전압 범위를 지니는 Buck-Boost 컨버터를 제안한다.


(게재일: 2012.07.03)
본 논문에서는 최근 직류송전용 컨버터로 많은 관심이 집중되고 있는 MMC(Modular Multi-level Converter)에 대해서 소개하고 있다. 대용량 전압원 컨버터로 MMC가 적합한 이유에 대해서 설명하고, MMC의 동작원리, SM(Sub-Module) dc capacitor voltage balancing 기술, 전체 제어 시스템에 대해 자세하게 설명하고 있다. 제안하는 MMC는 Staircase Modulation 방식으로 사인파형에 가까운 출력전압을 형성하고, Sorting 알고리즘을 구현하여 개별 SM의 커패시터 전압이 균등하게 일정 값을 유지하도록 하였다. 제안하는 MMC의 성능평가를 위하여 PSCAD/EMTDC 프로그램을 이용하여 3상 11-level MMC를 모의하였다.


(게재일: 2012.07.03)
본 논문은 새로운 스탠바이 컨버터를 제안한다. 제안하는 스탠바이 컨버터는 영전압 스위칭 다중출력 풀브리지 컨버터에 통합된 구조로서, 스탠바이 시에는 스탠바이 파워를 기존의 플라이백 컨버터로 공급하고, 노멀 모드시에는 다중 출력 풀브리지의 보조 출력이 스탠바이 출력으로 사용된다. 이로써 노멀 모드시에 스탠바이 출력에서 발생되는 손실을 줄임으로써 전체적인 효율, 특히 낮은 부하에서의 효율 개선을 할 수 있게 된다. 제안하는 회로는 12V/58A의 DC/DC 출력과 5V/3.2A의 스탠바이 출력 스펙을 통해 검증한다.


(게재일: 2012.07.03)
2012년 태양광 인버터 시장은 유럽경제위기 등의 영향으로 성장률이 정체되고 가격, 효율 및 전력밀도에 대한 경쟁이 심화되면서 고효율 MIC와 개별 MPPT가 가능한 3상 스트링 인버터 차별화 기술 확보가 필수적이다. MIC의 경우 Interleaved Flyback Topology를 적용하고 최적 변압기 설계를 통해 연계 성능과 외함규격을 만족하고, 경부하시 Single Mode 운전 시퀀스를 제안하여 고효율 운전이 가능하도록 하였다. 또한, 유럽을 중심으로 수요가 증가하고 있는 소용량 3상 인버터의 경우 새로운 NPC2 Type 4Level Topology를 제안하여 넓은 사용자 입력 범위를 만족하고 무효전력 제어기준, 고효율 운전 및 Fault Redundancy 안전기준을 만족시키는 시스템을 구성하였다.


(게재일: 2012.07.03)
본 논문은 태양광 발전의 주변 환경 변화에 종속적인 태양광 모듈 출력을 개선하기 위해 사용되는 태양광 발전 시스템용 DC-MIC (Module Integrated Converter) 의 효율 향상을 위한 주파수 제어 기법을 제안한다. 최적 주파수 제어 기법을 위해 전부하 범위 DC-MIC의 효율을 이론과 실험을 통해 분석하였고 이를 바탕으로 기존의 고속의 스위칭 주파수 대비 스위칭 주파수를 낮춰 효율을 높이고 과도 상태 구간 동안 주파수를 높여 시스템 응답 속도를 높이는 시스템을 구현한다.


(게재일: 2012.07.03)
본 논문에서는 MOSFET의 전계효과를 이용하여 LED 조명용 전력변환기 출력의 전류 리플을 최소화 하는 방법과 이로 인하여 발생하는 스위칭 손실을 최소화하는 기법을 제안한다. 제안하는 방식은 MOSFET의 선형영역을 사용하여 출력 전류를 제어함으로써, 전력변환기의 출력 전류에 리플이 발생하지 않는다. 이러한 방식은 스위칭 방식의 전력변환 회로에 비하여 출력전류리플이 상대적으로 매우 작기 때문에, 수동필터를 최소한으로 설계할 수 있는 장점을 갖는다. 제안된 방법을 전통적인 Buck 컨버터에 적용하고 시뮬레이션을 통하여 제안된 회로와 알고리즘의 이론적 타당성을 검증하였다.


(게재일: 2012.07.03)