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본 논문에서는 전기자동차용 충전기를 위한 단일단 소프트스위칭 AC-DC 컨버터를 제안한다. 제안하는 컨버터는 두 대의 인터리빙 컨버터에 저손실 스위칭기법을 적용하여 변압기의 저주파 성분을 제거하여 코어부피를 최적화할 수 있을 뿐만 아니라 스위치의 도통손실 및 스위칭 손실을 감소시킬 수 있다. 또한 배터리에 저주파 리플이 허용되는 경우에는 필름 커패시터만을 사용하여 정현파 충전을 함으로써 시스템의 높은 내구성 및 소형화를 달성 할 수 있다. 3.3kW급 시작품을 통해 본 논문의 타당성을 검증하였다.


(게재일: 2016.07.05)
본 논문에서는 넓은 영전압 스위칭 범위와 작은 DC 오프셋 전류를 가지는 비대칭 하프-브릿지 컨버터를 제안한다. 기존의 비대칭 하프-브릿지 컨버터는 설계 시 홀드업 시간 만족을 위하여 정상 상태에서 극심한 비대칭 동작을 하게 된다. 이는 변압기의 큰 DC 오프셋 전류, 비대칭 전류 스트레스 등의 문제를 야기하며 이로 인하여 전반적인 변환 효율이 감소하게 된다. 이러한 문제점들을 해결하기 위하여, 제안하는 컨버터는 정상 상태에서 비대칭 동작을 최소화하고 낮은 입력전압에서 추가 스위치를 동작시킴으로써 커뮤테이션 구간을 줄여 전압이득을 높인다. 또한 추가 인덕턴스를 사용하여 영전압 스위칭 에너지를 키우고 추가 스위치의 내부 바디 다이오드를 이용하여 2차측 정류단의 전압 스트레스를 줄인다. 이를 통하여 높은 효율을 가지면서 작은 DC 오프셋 전류를 가지는 비대칭 하프-브릿지 컨버터를 제안하였으며, 500W의 프로토타입 컨버터를 제작하고 실험을 통해 이를 검증하였다.


(게재일: 2016.07.05)
본 논문에서는 무선 전력 전송 컨버터의 공진 회로 임피던스 구조를 분석하여 컨버터의 입출력 전압 이득 및 1, 2차 전류 값을 기술한다. 이 때 물리적으로 떨어진 1차 측과 2차 측의 전력 유실 현상을 무선 전력 전송 코일 네트워크 간 Scattering Parameter를 이용하여 계산한다. 또한, 수학적 계산결과를 바탕으로 무선 전력 전송 컨버터 손실의 대부분을 차지하는 도통 손실 및 스위칭 손실을 수학적으로 계산하여 예측한다. 무선 전력 전송 컨버터의 손실 분석 결과를 토대로 주어진 컨버터 동작 상황에서의 효율을 예측하고 이를 실험적으로 검증하고자 한다.


(게재일: 2016.07.05)
최근 신재생에너지 발전시스템 등 분산전원 시스템을 활용하는 경우가 증가함에 따라 마이크로그리드의 효율적인 제어와 안정성에 대한 연구가 활발히 이루어지고 있다. 분산전원 발전설비를 마이크로그리드에 연계하기 위해서는 계통연계 인버터가 필수적으로 요구된다. 계통연계 인버터를 구성하기 위해서는 계통전압과 인버터 출력 전류 등을 측정하기 위한 센서가 요구되며 이는 계통연계 인버터의 생산비용을 상승시키는 원인이 된다. 본 논문에서는 계통연계 인버터의 경제성을 향상시키기 위해 전압센서를 사용하지 않는 새로운 인버터의 제어기법을 제안한다. 제안된 기법은 전압센서를 사용하지 않고 인버터 출력전류 정보와 외란관측기를 이용해 계통전압을 추정한다. 하지만 외란관측기로 계통전압을 추정하는 경우 관측기의 한정된 대역폭으로 인해 추정 계통 전압에는 위상 지연이 발생하며 이는 제어 성능 저하의 원인이 된다. 이러한 문제를 해결하기 위해 추정 계통 전압의 위상지연을 보상하기 위한 위상 보상기법이 설계된다. 제안된 기법의 안정성과 성능이 시뮬레이션 및 실험을 통해 입증된다.


(게재일: 2016.07.05)
본 논문에서는 3레벨 T-type 계통연계 인버터의 출력 전류 리플 특성 분석을 통하여 출력 필터 설계 방법을 제시한다. 제시한 설계 방법을 이용하여 국제 고조파 기준에 부합하는 3레벨 T-type 계통연계 인버터용 출력 필터를 설계하며, 이를 시뮬레이션을 통하여 검증한다.


(게재일: 2016.07.05)
본 논문에서는 LCCL-S 토폴로지를 가지는 무선전력전송 시스템에서 부하 및 결합계수에 따른 입력 전류 고조파를 분석한다. 분석한 입력전류의 고조파를 통하여 스위칭 손실 및 도통 손실을 예측한다. 고조파 해석의 타당성을 검증하기 위해 PSIM 시뮬레이션 및 실험을 수행한다.


(게재일: 2016.07.05)
본 논문에서는 무선전력전송 시스템의 수신패드 측 전력변환회로 구성 방식에 따른 손실을 분석한다. 수신패드 측 전력변환회로를 DC-DC 컨버터로 구성한 구조와 bridgeless active rectifier (BAR)로 구성한 구조에 대해서 손실을 비교 분석한다. 수동소자에서의 손실은 수식적으로 계산하고, 전력용 반도체에서의 손실은 PSIM thermal module을 이용하여 분석한다.


(게재일: 2016.07.05)
본 논문에서는 급변하는 특징을 갖는 부하를 제어하기 위한 병렬부하 공진컨버터의 공진 네트워크를 설계한다. RPG(Remote Plasma Generator)는 플라스마를 생성하기 위한 장치로써 플라스마 발생 전, 후의 부하 조건이 급격하게 달라지는 특징을 갖는다. 이때 플라스마를 발생시키기 위해서는 고전압이 필요하며, 플라스마를 유지하기 위해서는 높은 스위칭 주파수와 일정 크기의 정현파 전류가 필요하다. 이러한 특성을 고려하여 공진 네트워크를 설계하고, 시뮬레이션을 통해 과정의 타당성을 입증한다.


(게재일: 2016.07.05)
본 논문은 계통 연계용 2레벨 인버터와 3레벨 인버터의 전력반도체 소자와 출력 필터에서 발생하는 손실을 비교 분석한다. 각 인버터 토폴로지 별로 국제 고조파 기준을 만족하도록 하는 출력 필터 설계 값을 고려하며, 각 인버터 토폴로지의 필터 설계 및 소자 선정 차이, 동작조건에 따른 손실 양상을 비교 분석한다.


(게재일: 2016.07.05)
본 논문에서는 Common-Mode Noise가 저감된 계통연계형 단상인버터의 파워소자선정에 따른 스위칭 손실 저감을 제안한다. 풀브리지 회로에서 상용전원 레퍼런스 주파수로 상보적인 스위칭 신호를 주는 PWM_1구간에는 비교적 천천히 스위칭하기 때문에 컨덕션 loss가 적은 IGBT를 사용하며, 보다 빠른 스위칭 주파수로 동작하는 PWM_2구간에서는 Switching loss가 적은 MOSFET을 사용하여 전체적인 스위치에서 발생되는 손실을 저감한다.


(게재일: 2016.07.05)
최근 신재생 에너지원을 이용한 분산전원에 대한 연구가 활발하게 진행되고 있다. 본 논문에서는 신재생 에너지원과 에너지 저장장치로 이루어진 마이크로 그리드에서 안정적인 운전전략을 제안한다. 신재생 에너지원은 기상에 따라 출력이 달라지기 때문에 부하에 안정적인 전력을 공급하기 위해 에너지 저장장치를 사용한다. 에너지 저장장치의 안정적인 운전을 위해 SOC를 고려하여 제어한다. 배터리 충전/방전 시 외부조건에 의해 각 배터리 셀마다 충전량이 달라져 에너지 저장장치가 충분히 전력을 공급해주지 못하는 경우가 발생한다. 그러므로 각 셀마다 SOC를 측정하여 운전함으로써 부하에 안정적인 전력을 공급하는 제어전략은 제안한다. 제안된 마이크로 그리드 운전 제어 전략은 PSiM 시뮬레이션으로 검증하였다.


(게재일: 2016.07.05)
중요부하를 갖는 ESS용 인버터는 정전 발생 시에도 부하에 안정적인 전원을 공급해야 한다. 이를 위하여 모드전환 시 과도상태를 최소화하면서 clearing time에도 부하에 안정적인 전압을 공급할 수 있는 간접전류제어 기법이 연구된 바 있다. 그러나 계통연계 시에도 전압을 제어해주기 때문에 단독운전 시 NDZ을 벗어나지 않아, 기존 알고리즘으로는 단독운전을 검출하기 어렵다는 문제가 있다. 본 논문에서는 모드 전환 시 과도상태를 최소화하면서 단독운전 검출 전에도 부하 전압을 안정하게 제어할 수 있는 간접전류제어 기반 인버터에서 NDZ이 없는 무효전력 P&O 단독운전 검출 기법을 제안한다.


(게재일: 2016.07.05)
최근 전기자동차(EV)의 수요가 높아짐에 따라, 그와 관련된 연구가 많이 진행되고 있다. 특히 기존 EV dc-bus에 쉽게 결합할 수 있는 photovoltaic-전기자동차(PV-EV)의 개발이 진행되었지만, 낮은 시스템 효율로 인해 상용화에 어려움을 겪었다. PV-EV의 특성상 태양광 시스템이 불균일한 태양빛의 변화에 노출되기 때문에, 차동전력 조절기(differential power processing (DPP) 컨버터)가 없는 기존의 시스템에서는 시스템 효율이 매우 저하된다. 이러한 문제점을 해결하기 위해, 본 연구에서 차동전력 조절기가 적용된 PV-EV 시스템을 제안하였다. 본 논문에서는 차동전력 조절기 시스템의 새로운 배열인 DPP to Load 배열을 제안하며 기존의 차동전력 조절기 시스템 배열과 비교분석 하였다. 또한 각각의 차동전력 조절기 배열에서 태양빛의 세기, 보조 부하의 크기, 컨버터의 효율을 변화시키며 각 배열의 시스템 효율을 비교하였다. 주어진 대부분의 조건에서 가장 높은 시스템 효율을 보여준 배열은 Isolated bus 배열 이었다. 맑은 날, 모든 컨버터의 효율은 85%, 보조부하가 250 W라고 가정하였을 때, Isolated bus 배열은 가장 높은 시스템 효율인 74%의 효율을 나타내었다.


(게재일: 2016.07.05)
병렬 운전 시 인터리빙 기술은 인버터 최종 출력 전류에 포함되는 스위칭 주파수 성분의 고조파를 제거하는 장점을 가지고 있지만 이로 인해 고주파 성분의 영상분 순환 전류를 만든다. 따라서 이 성분을 억제하기 위해 커플드 인덕터가 같이 사용된다. 하지만 커플드 인덕터를 사용할 경우에는 파라메타의 오차로 인해 안정성에 문제가 발생 할 수 있다. 따라서 본 논문에서는 인터리빙 및 커플드 인덕터를 사용한 병렬 운전 인버터 시스템에서 전류 품질 개선을 위해 고조파 보상을 할 경우 발생 할 수 있는 안정성 문제에 대한 원인을 규명하고 새로운 순환전류 제어 방법에 대해 제안하고 실험을 통해 검증하였다.


(게재일: 2016.07.05)
Drill ship 또는 Semi-rig와 같은 대형 선박의 주요 부하들은 Diesel generator로부터 전력을 공급받게 된다. Generator의 용량은 최대 부하 용량에 의해 설계가 되며, Thruster와 같은 모터부하에 의해 Diesel generator에서 공급해야 하는 용량이 매우 증가하게 된다. 따라서 Thruster의 전원을 적절한 분산전원으로 대체함으로써 Generator의 최대 용량을 줄일 필요성이 있다. 본 논문에서 기존 선박 전력계통에 Thruster의 전원을 공급할 수 있는 Energy storage system (ESS)를 추가하여 Diesel generator의 최대 용량 감소 및 에너지 효율 향상을 전기적 모델을 통하여 검증하고자 한다. 그리고 최종적으로 실시간 모의시험 장치를 통하여 전체적인 선박의 연료 절감 효과를 검증하고자 한다.


(게재일: 2016.07.05)
본 논문에서는 사이즈가 다른 고출력 원통형 리튬이온 배터리의 Remaining Useful Life(RUL)을 방전용량 기반으로 전기적 특성분석을 실시하였다. 우선, 배터리의 충/방전이 계속될 시 용량이 어떻게 변화하는지 실험해보았으며, 만충 전압(Fully Charged)에서 만방 전압(Fully Discharged) 까지의 각각의 State-Of-Charge(SOC)에서 Hybrid Pulse Power Characterization (HPPC) Test를 이용해 충전 저항과 방전 저항을 구하여, 용량과 저항의 관계를 파악하였으며, 배터리 RUL을 알기 위한 기본 정보를 확보했다.


(게재일: 2016.07.05)
초음파 트랜스듀서는 다양한 산업 분야에 응용되고 있다. 초음파 트랜스듀서는 압전 소자에서 발생하는 초음파를 이용하는데, 본 논문은 알루미늄 용탕 처리에 적용하였다. 알루미늄 용탕 처리용 초음파 트랜스듀서는 고주파인 공진주파수를 이용하여 동작하게 된다. 초음파 트랜스듀서는 압전 소자의 온도 및 부하에 따라 공진 주파수가 이동하게 되는 문제점을 가지고 있다. 본 논문은 알루미늄 용탕을 처리할 때 발생하는 문제점을 해결하기 위하여 LLCC 공진형 컨버터를 이용하여 공진주파수를 추적 및 일정한 전력을 공급하는 제어 방식을 제안한다.


(게재일: 2016.07.05)
전력계통은 안정된 전압과 주파수의 전력수급이 요구되는 가운데 발전기의 안정성은 주요 요소이다. 그런데 수차발전기 운전 중 부하 탈락 시 급격한 주파수 상승에 의한 발전기 과전압발생은 발전기 여자시스템의 제어신호인 전압실효값 오차에 기인한 것이다. 이런 오차를 최소화하고 발전기 전압을 안정시키기 위해 ZCP(Zero Crossing Point)와 FPGA를 이용한 주파수 검출영역 확장과 DFT(Discrete Fourier Transform) 알고리즘을 이용하여 안정된 전압실효값을 계산하는 기법을 설계하였다. 실험결과, 기존 57~63Hz 주파수 영역의 DFT 대비 확장된 30~90Hz 대역의 전압실효값 오차는 최대 24.68%에서 0.22%로 대폭 개선되었다.


(게재일: 2016.07.05)
최근 풍력 및 태양광 발전과 같은 분산전원 시스템의 설비가 증가함에 따라 전력 생산자가 늘어나고 있으며 발전량이 불규칙적인 신재생에너지 자원을 전력 수요에 따라 효율적으로 운용하고 관리하기 위한 에너지 저장장치(Energy storage system : ESS)의 필요성이 증가하고 있다. 최근에는 기존의 중앙집중 방식의 전력 시스템이 가지는 여러 문제를 해결하기 위해 여러 분산 발전 요소들과 에너지 저장장치, 부하 및 계통을 상호 연결한 마이크로그리드의 개념이 제안되고 있다. 마이크로그리드 내에서 분산전원과 계통에 ESS가 연계 되면 전력수급 상황에 따라 잉여전력이 발생할 때 전력을 저장할 수 있으며 전력수요가 클 때 저장된 전력을 부하에 공급하여 전력설비를 보다 안정적이고 효율적으로 운용할 수 있다. 본 논문에서는 풍력발전 시스템, 양방향 충/방전이 가능한 ESS, 부하 및 계통이 연계된 마이크로그리드를 대상으로 이를 효율적으로 운용하고 계통전력 사용을 최소화 할 수 있는 독립형 마이크로그리드의 자율적 제어기법에 대한 연구를 수행한다. 전력수급 상황에 따라 각 요소들의 운전 모드를 결정하는 기법이 제시되고 각 동작 모드에서의 분석 및 시뮬레이션에 의한 검증을 통하여 본 제어기법의 효용성을 입증한다.


(게재일: 2016.07.05)
본 논문은 한국전기안전공사에서 취약계층의 전기안전을 확보하기 위한 시행하는 전기안전 긴급출동, 공익서비스의 전기화재 예방효과를 분석하기 위해 화재사고 예방효과 분석방법을 이용하여 전기화재 감소율을 산출하였다. 또한 산출결과를 이용하여 전기화재 예방건수, 전기화재에 의한 사상자, 경제적 피해 등의 예방효과를 산출하였다. 이 결과 연평균 265건의 전기화재사고를 예방하였으며, 연평균 9명의 사상자와 약 17억원의 경제적 손실을 예방할 수 있었다.


(게재일: 2016.07.05)
본 논문에서는 도로 급전 전기 자동차(RPEVs, Roadway Powered Electric Vehicles)의 좌우 허용편차를 증가시키기 위한 급 집전 코일 구조를 제안하였다. 급전 코일의 폭을 집전 코일 폭보다 좁게 비대칭 구조로 설계를 하여 넓은 좌우 허용편차를 달성하였으며 EMF(Electromagnetic Fields) 문제를 동시에 해결하였다. 급전 코일은 3cm의 좁은 폭을 가지는 S형 모듈을 사용하여 좌우허용편차를 최대 30cm까지 증가시켰으며, 집전 코일에는 디커플링 기술을 적용하여 좌우 허용편차를 기존 24cm에서 46cm로 약 두 배 향상시켰다.


(게재일: 2016.07.05)
본 논문에서는 3상 2-병렬 PWM 컨버터의 단일 스위치 개방 고장 시 고장 허용 제어 방법과 그에 따라 발생하는 순환전류를 저감하는 연구를 진행 하였다. PWM 컨버터의 스위치 개방 고장은 DC단 전압 맥동과 계통 측 전류의 왜곡을 유발하며 이는 고장허용제어를 통해 개선 가능하다. 하지만 고장허용제어를 병렬형 PWM 컨버터에 적용하는 경우에는 컨버터의 비동기적인 스위칭으로 발생된 순환 전류 때문에 기존의 방법을 적용 할 수 없다. 따라서 본 논문에서는 2-병렬 PWM 컨버터의 스위치 개방 고장 허용제어에 따른 순환전류 저감에 대한 연구를 진행하였다. 연구한 내용은 시뮬레이션을 통해 확인하였다.


(게재일: 2016.07.05)
본 논문은 LCC 공진형 컨버터를 기반으로 설계된 15kV, 1.5kJ/s 고전압 커패시터 충전기에 대하여 기술한다. 연속도전모드에서 동작하는 LCC 공진형 컨버터 설계를 통해 영전압 스위칭을 구현하고, 공진전류를 사다리꼴 형태로 개선하여 도전손실을 줄일 수 있도록 공진 파라메터를 설계 한다. 승압을 위한 고주파, 고전압 변압기를 다수의 환형 코어를 이용하여 설계하여 효율적인 기중절연을 확보하였다. 제작된 고전압 커패시터 충전기 프로토 타입의 저항부하 정격운전 및 커패시터 충전 실험을 통해 설계를 검증 하였다.


(게재일: 2016.07.05)
영구자석 동기전동기의 회전자 위치검출센서를 사용하지 않는 센서리스 제어를 위해서는 모터에 인가되는 전압과 전류를 정확하게 알아야 한다. 일반적으로 영구자석동기전동기 모델기반의 회전자 위치검출 관측기에 사용되는 전압은 전류제어기의 출력인 전압지령 값을 사용한다. 그러나 전압지령 값은 인버터에 사용되는 데드타임의 영향으로 인해 실제 모터에 인가되는 전압과 차이를 갖는다. 특히 고속운전 시 과변조 구간에서의 전압지령 값은 실제 모터에 인가되는 전압과 큰 오차를 갖게 된다. 데드타임에 의한 전압 오차는 회전자 위치검출 오차에 미치는 영향이 비교적 작게 나타나지만, 과변조 구간에서의 전압 오차는 회전자 위치검출 오차를 매우 크게 만들어 센서리스 제어를 불가능하게 만들 수 있다. 본 논문에서는 추가적인 전압검출회로를 사용하여 모터에 인가되는 3상 전압을 검출하여 회전자 위치검출 관측기에 적용함으로써 과변조 구간까지 센서리스 제어 범위를 확장하는 방법을 시뮬레이션을 통하여 타당성을 검증하였다.


(게재일: 2016.07.05)
기존 자가발전 운동기구의 경우, 가변저항을 사용하여 운동강도를 조절하기 때문에 Generator에서 생성된 에너지가 모두 소모되는 문제점이 있다. 또한 계통연계형 자가발전 운동기구의 경우에는 에너지 회수는 가능하지만 운동 강도 조절이 불가능한 단점이 존재한다. 따라서 본 논문에서는 계통연계를 통해 에너지 회수가 가능하고, 운동 강도 조절이 가능한 자가발전 운동기구용 DC/DC 컨버터를 제안한다. 제안회로는 가변저항을 사용하지 않고 입력임피던스를 통해 운동 강도를 조절하기 때문에 높은 에너지를 생성할 수 있고 계통연계를 통해 에너지 회수도 가능한 장점이 있다. 본 논문에서는 제안된 회로의 이론적 특성을 분석하고 모의실험을 통해 확인하였으며, 계통연계형 자가발전 운동기구에 적용하여 실험을 통해 우수성을 검증하였다.


(게재일: 2016.07.05)
본 논문에서는 DC 마이크로그리드(MG) 동작의 신뢰성 및 안정성을 향상시키기 위하여, 주파수 변동을 이용한 새로운 DC bus signaling (DBS) 전략을 제안하고자 한다. 제안한 DBS의 경우 스위칭 리플을 사용하여, DC 버스를 통해 연결된 컨버터 등의 소자가 현재 DC bus의 전력에 대한 정보를 얻을 수 있다. DC bus의 전력의 정보는 소비와 생산에 대한 DC bus의 밸런스를 맞추기 위해 사용되고, 이를 통해 각각의 컨버터 동작 영역이 상황에 따라 자동적으로 결정되고, 궁극적으로 자율화 시스템을 구현할 수 있게 된다. 본 논문에서는 DC bus에 나타나는 주파수 성분의 분석 및 변동 전략에 대해 기술하고, 시뮬레이션 및 실험 결과를 통해 제안하고자 하는 알고리즘이 Power Line Communication (PLC) 으로의 가능성과 타당성을 점검하고자 한다.


(게재일: 2016.07.05)
기존 X-ray용 인버터의 경우, 일반적인 Full-bridge 인버터를 사용하여 낮은 효율이 발생하기 때문에 1.6kW이상의 고전압 출력을 요구하는 X-ray를 사용할 수 없는 문제점이 있다. 본 논문은 X-ray 구동용 인버터의 높은 출력이 가능한 고전압 출력용 ZVS Phase-Shift Full Bridge 인버터를 제안한다. 기존의 X-ray 구동용 인버터를 사용할 경우에는 낮은 효율 및 높은 출력 전압을 발생 시킬 수 없기 때문에 X-ray 발생이 어려우며, 높은 출력을 발생시키기 위해서는 회로의 전체적인 부피가 커지고 제작단가가 증가하는 단점이 있다. 반면 제안된 회로는 X-ray 구동용 ZVS Phase-Shift Full Bridge 인버터로써, 영전압 스위칭을 통해 높은 효율로 인버터 구동이 가능하고, 높은 출력 전압을 발생 시킬 수 있기 때문에 회로의 소형화 및 고출력 X-ray 발생이 가능한 장점을 갖는다. 본 논문에서는 제안된 회로의 이론적인 특성을 분석하고 모의실험을 통해 확인하였으며, 1.6kW급 X-ray 구동 인버터 회로에 적용하여 실험을 통해 우수성을 검증하였다.


(게재일: 2016.07.05)
기존 단상 AC 전원용 LLC 컨버터는 250W의 조건에서는 PFC (Power-Factor Correction, 약칭 PFC) 회로를 채용하는 것이 일반적이다. 그러나 이러한 2단 전력단 형태의 회로는 자성체(인덕터) 및 제어기의 사용이 필수적이며, 이는 회로 부피 및 원가 상승의 주요한 원인이 된다. 본 논문은 DM Choke와 차지 펌프를 적용해 회로의 역률을 개선하는 방안을 제안하여, PFC Stage를 삭제하고 역률 개선 기능을 통합한 단일 전력단 LLC 컨버터를 제안한다. 본 논문에서는 제안한 회로를 이론적으로 분석하고, 190W급의 시작품을 이용한 실험적 분석을 통해 실용 가능성을 검증하였다.


(게재일: 2016.07.05)
LCL 필터는 스위칭 고조파를 저감하는 저역통과필터로써 L 필터에 비해 경제적이며 효과적인 스위칭고조파 감쇄능력을 갖는다. 하지만 LCL 필터는 L 필터에서 존재하지 않은 공진문제를 야기한다. 이러한 LCL 필터의 공진현상은 계통주입전류의 품질을 저하시키고 LCL 필터의 고조파 억제성능을 저하시킬 수 있는 잠재적 요소이다. 최근에는 스위칭 고조파 및 LCL 필터 공진성분 뿐만 아니라 기본파 주파수 부근의 저차 고조파 성분도 계통주입전류를 왜곡시키는 원인의 하나로 밝혀져다. 그러므로 LCL 필터를 설계하기 위해서는 주요 주파수 영역에서의 정확한 필터동작해석이 요구된다. 본 논문은 기본파 주파수, 공진주파수, 스위칭주파수에 대한 L 필터와 LCL 필터의 주파수응답을 통해 필터의 동작을 해석하며, 시뮬레이션을 통해 계통주입전류의 스위칭 고조파 및 저차 고조파를 저감하기 위한 최적의 필터인덕터 비율을 제안한다.


(게재일: 2016.07.05)
기존 자가발전 운동기구의 경우, 입력 임피던스가 고정되어 있어 운동 강도조절이 불가능한 단점이 있다. 또한 운동에너지 회수용 계통연계형 인버터는 특정한 입력전압의 범위를 유지하기위해 큰 용량의 커패시터 사용이 불가피하여 기구의 부피 및 원가 상승문제를 발생시킨다. 본 논문은 능동부하 스위치 구동회로를 사용한 자가발전 운동기구용 부스트 컨버터를 제안한다. 제안 방식은 입력 전류 제어를 통해 운동 강도 조절이 가능하고, 계통연계형 인버터의 전압 범위를 유지하기 위한 큰 용량의 커패시터를 삭제하고 능동부하 스위치 구동회로를 연결함으로써 기구의 소형화 및 원가 저감이 가능하도록 한다. 본 논문에서는 제안된 회로의 이론적 특성을 분석하고 모의실험을 통해 확인하였으며, 150W급 자가발전 운동기용 부스트 컨버터에 적용하여 실험을 통해 가능성을 검증하였다.


(게재일: 2016.07.05)
태양광 발전 시스템은 그 필요성이 늘어남에 따라 다양한 연구가 진행되고 있다. 기존에 태양광 발전 제어 방식인 스트링 방식이나, 마이크로 컨버터 같은 방식 이외에도 그늘짐 등으로 인해 발생한 태양광 모듈의 전력 차이만을 부담하는 컨버터를 이용한 차동 전력 조절 방식도 연구가 되고 있다. 차동 전력조절기는 담당하는 전력이 적고, 스트링 컨버터를 통해 많은 전력이 전달이 되어 기존의 방식 보다 효율이 높다. 하지만, 태양광 모듈 MPPT 전압으로 부터 DC_link 전압만큼의 승압이 필요하다. 따라서, 고승압, 고효율 컨버터를 차동 전력 조절기로 사용을 하면 기존의 차동 전력 방식보다 더 나은 동작 특성을 가질 수 있다. 따라서 본 논문에서는 차동 전력 조절기로 고승압의 컨버터 토폴로지를 사용하여, 기존의 방식보다 고효율을 유지하면서 차동 전력 조절기의 기능을 수행하는 구조를 제안한다.


(게재일: 2016.07.05)
본 논문은 LCL 필터를 사용하는 계통연계형 인버터에 커패시터 전류 피드백 방식의 능동댐핑을 적용한 안정도 향상 방안를 분석하였다. 커패시터 전류 피드백 방식은 커패시터에 저항을 병렬 연결한 수동댐핑과 동일한 특성을 나타내며, 안정도 해석에 의 연산 및 PWM 시지연을 고려하였다. 주파수 응답 특성과 이산시간 영역에서 근궤적을 이용하여 안정도를 해석하며, 필터 공진을 저감시키기 위한 능동댐핑의 이득 의 범위를 산정하였으며 PSIM 시뮬레이션과 5kW 계통연계형 실험을 통해 필터 공진에 대한 저감 효과를 검증하였다.


(게재일: 2016.07.05)
Multi-level Dual Active Bridge (ML-DAB) 컨버터는 높은 스위칭 패턴 자유도를 가져 인덕터 전류의 첨두치와 RMS를 효과적으로 감소시킬 수 있다. 본 논문에서 3-레벨 NPC DAB 컨버터의 동작원리를 분석하고, 비대칭적인 스위칭 패턴을 적용시켜 인덕터 전류의 첨두치를 수학적으로 분석하여 컨버터의 전력변환 효율을 높일 수 있는 동작점 설계 방법을 제안한다. 여러 동작점에 따른 전류 RMS 값을 비교하여 제안하는 동작점 설계 방법의 타당성을 검증하고자한다.


(게재일: 2016.07.05)
최근 친환경 차량에 대한 관심이 급증함에 따라 고효율 운전이 가능한 하이브리드 전기자동차(Hybrid Electric Vehicle, 이하 HEV)에 대한 관심이 급증하고 있다. 구동형 전동기로는 효율이 높고 단위 체적당 토크가 큰 전동기가 요구되고 있으며, 본 논문에서는 계자권선형 동기전동기(Wound Field Synchronous Motor, 이하 WFSM)를 적용하였다. WFSM은 자속 성분을 임의로 제어할 수 있기 때문에 저속영역부터 고속영역까지 좋은 운전 특성을 가지는 장점이 있지만, 기존 동기전동기와는 달리 제어변수가 증가한다는 단점이 있다. 본 논문에서는 HEV용 WFSM에 적용된 MTPA(Maximum Torque Per Ampare, 이하 MTPA) 등에 대한 제어 알고리즘을 제안한다.


(게재일: 2016.07.05)
회전자 자속기준 벡터제어(FOC)의 센서리스의 기법은 다양하지만, 크게 역기전력을 이용하는 방식과 인덕턴스를 기반으로 하는 방식으로 나눌 수 있다. 역기전력을 기반으로 하는 기법은 중속이상의 영역에서는 뛰어난 성능을 보이지만, 저속영역에서 역기전력이 작기 때문에 저속에서 불리함이 있다. 반면, 인덕턴스를 기반으로 하는 기법 중 캐리어 신호를 주입하는 기법은 전동기의 자기적 돌극성(Magnetic saliency)을 이용하므로 저속에서도 사용가능하지만, 고속에서는 전압제한으로 인하여 전압주입에 불리함이 있으며, 고주파잡음의 문제가 있다. 따라서 본 논문은 저속영역에서 사각파 형태의 고주파 주입 센서리스기법을 사용하고, 중속이상의 영역에서 역기전력 센서리스기법으로 절환(Crossover)하는 방식을 제안한다. 기존의 속도추정 기법과 제안하는 기법을 시뮬레이션을 통해 비교한다.


(게재일: 2016.07.05)
본 논문에서는 EV와 NEV 겸용 50kW급 고효율 모듈형 급속충전기를 개발하였다. 제안하는 급속충전기는 10kW급 모듈 5개를 이용하는 모듈형 급속충전기로 용량 확장 및 유지보수가 간단한 장점이 있다. EV와 NEV 겸용 동작을 위해 출력전압범위가 넓은 DC-DC 컨버터를 제안하였으며 높은 효율을 위해 하이브리드 스위칭 기법을 적용하였다. 개발한 50kW급 시작품은 출력전압범위는 50V~500V, PF는 0.99, THD는 2.3%, 정격효율은 95%의 성능을 갖는다.


(게재일: 2016.07.05)
본 논문에서는 저주파를 제거한 변압기를 갖는 단일단 인터리브드 소프트스위칭 차량탑재형 충전기를 제안한다. 기존 단일단과 달리 제안하는 인터리빙 회로와 스위칭 기법으로 변압기의 저주파 리플을 제거하여 코어부피 및 손실을 최적화할 수 있으며 넓은 전압 및 부하영역에서 소프트스위칭을 성취하여 단일단의 문제점을 극복하였다. 또한 인터리빙효과로 인하여 입력필터가 작고 스위치 전류부담을 감소시킬 수 있다. 제안하는 차량탑재형 충전기의 동작원리를 제시하고 시작품을 통해 본 논문의 타당성을 검증하였다.


(게재일: 2016.07.05)
본 논문은 IEC 60479 표준 "인체감전의 생리학적 현상"에 제시되어 있는 인체감전 현상에 대하여 교류환경과 직류환경에서 인체임피던스의 특성을 실험을 통하여 분석한다. 연구 결과, 적어도 상용주파수 이하에서는 IEC 60479 표준에서 제시하는 인체 임피던스 모델의 수정이 필요함을 발견하였다. 또한 도출된 실험 결과를 활용하여 직류 배전시스템의 TN 접지방식에서 인체 감전 및 설비 누전에 따른 사고에 대하여 구분동작이 가능한 직류전용 누설전류 검출(DC Residual Current Detection) 기법을 제안한다.


(게재일: 2016.07.05)
본 논문에서는 고효율을 갖는 3-level 3-phase 무변압기형 양방향 인버터를 제안한다. 제안된 인버터는 두 개의 직류링크 커패시터를 통해 연결된 3-level dc-dc 컨버터와 T-type 인버터로 구성된다. 따라서 낮은 전압 스트레스를 가지며 스위칭 및 도통 손실이 줄어들고 변압기가 없어 높은 전력 밀도와 고효율을 달성한다. 스위칭에 의해 발생하는 직류링크 중성점 변화에 따른 출력 전압왜곡은 제안된 중성점 제어 알고리즘을 통해 직류링크 전압의 균형을 맞추어 최소화된다. 또한 T-type 인버터는 제안하는 제어 알고리즘을 통해 높은 품질의 계통전류를 출력한다. 본 논문에서는 제안된 인버터의 이론적 해석 및 시작품의 실험을 수행하여 타당성을 검증하였다.


(게재일: 2016.07.05)
최근 신재생에너지의 보급 정책으로 인해 태양광 또는 풍력과 같은 신재생에너지가 전체 전력 계통에서 차지하는 비율이 증가되고 있는 실정이다. 그러나 신재생에너지는 변동 적이기 때문에 계통의 안정성을 저해하는 원인이 될 수 있다. 이에 따라 각 나라에서는 계통 안정성을 위한 기능들을 요구하고 있으며, 그 요구는 점차 강화되고 있다. 이와 같이 신재생에너지 비율의 증가로 인해 계통 안정성에 대한 문제가 강조되고 있지만, 태양광 분산 발전 시스템의 경우에는 일사량에 의존하여 운전하기 때문에 일사량이 낮거나 야간에는 계통 안정성을 위한 기능을 수행하지 못하는 단점이 있다. 본 논문에서는 일사량이 낮거나 야간에도 계통 안정화를 위해 무효전력 지원이 가능한 확장된 무효전력 운전(EF-RPO: Extended feed-in Reactive Power Operation)방법의 제어 전략을 제안하며, 제안한 방식은 1MVA 계통 연계형 인버터의 제작과 실험을 통해 검증하였다.


(게재일: 2016.07.05)
QZSI(Quasi Z-Source Inverter)를 이용한 유도전동기 제어 시스템은 암단락 상태를 제어에 이용할 수 있어서 추가 컨버터 없이도 단일 구조로 가변 배터리 전압을 일정하게 승압할 수 있다. 암단락을 이용한 승압은 직류단 전압제어가 보장되어야 하며 전압 제어기 성능이 인버터 출력 전류 제어에 상당한 영향을 미친다. 본 논문은 QZSI에서 직류 전압을 승압시키기 위한 암단락 시간을 효율적으로 제어하여 인덕터 전류 리플을 감소시키는 변형 공간벡터방식을 이용하여 유도 전동기를 제어하고 시뮬레이션과 실험을 통해 이를 검증한다.


(게재일: 2016.07.05)
본 논문에서는 DC Nano-grid를 위한 25kW급 고효율 양방향 컨버터를 개발하였다. 제안하는 양방향 컨버터는 넓은 입력전압 범위를 만족하기 위하여 Cascade 부스트-벅 컨버터의 구조로 하였으며 상용화된 SiC MosFET기반 3레그 IPM을 최적으로 사용하기 위해 2상 인터리빙 부스트 컨버터와 단상 벅 컨버터로 하였다. 또한 승 강압 모드에 따라 스위칭하는 스위치 개수를 감소시켜 스위칭 손실을 최소화 하였다. 25kW 시작품을 통해 14kW에서 효율 98.9%를 달성하였다.


(게재일: 2016.07.05)
본 논문에서는 전동차의 정차 시 발생하는 회생에너지를 Battery에 충전할 수 있는 전력 변환 장치를 제안한다. 제안된 전력 변환장치는 DC 1500~2000의 가선전압을 분압하여 저압스위칭 소자 적용하며, 고주파 절연 변압기를 적용하였다. 이를 통해 시스템의 스위칭 주파수를 상승시켜 수동 소자들의 사이즈 축소 및 비용 절감 효과를 높이고, 가선과 Battery의 전기적 절연으로 시스템의 안정성을 높였다. 또한 가선 전압 분압을 통해 입력 전압의 변화에 유동적으로 대응할 수 있으며, 시스템의 병렬 구성을 통해 용량의 확장성을 가지게 된다. 제안된 논문에서 제안된 회생에너지 전력 변환 장치는 20[kW] 회생 컨버터 모듈의 5직렬 구성을 통해 100[kW]급 회생 컨버터 유닛을 구성하였으며, 회생 컨버터 유닛을 5병렬로 구성하여 500[kW]급 회생 전력 변환시스템을 구성하였다. 제안된 회생에너지 시스템은 모의 가선 전압 장치 및 Battery 부하를 통해 시스템의 타당성을 검증 한다.


(게재일: 2016.07.05)
본 논문에서는 3-레벨 T-type 인버터를 적용한 에너지 저장장치 시스템의 설계 및 제어 전략을 제시한다. 3-레벨 T-type 인버터의 양방향 및 에너지 저장장치의 동작 특성에 기반한 전체 시스템의 설계 고려사항을 제시하고, 이를 효율적으로 운용할 수 있도록 제어 전략을 수립하고 제어기를 구성한다. 또한, 제시한 설계 고려사항 및 제어 전략의 성능평가를 통해 그 동작을 검증한다.


(게재일: 2016.07.05)
본 논문은 30kW, 95GHz 자이로트론 구동을 위한 전원 시스템 설계 및 실험에 대하여 기술한다. 효율적인 자이로트론 구동을 위해 개발된 아래 사양의 세 전원장치의 상세 설계, 제작 및 저항부하 실험결과를 제시한다. - Cathode Power Supply (CPS: 50kV, 100kW) - Body Power Supply (BPS: 25kV, 250W) - Heater Power Supply(HPS: 10V, 10A, 50kV Isolation) 또한 현재 수행 중인 자이로트론 구동 실험결과를 통해 개발된 전원장치의 성능을 검증한다.


(게재일: 2016.07.05)
본 논문은 휠체어의 탑승자의 구동력과 BLDCM(Brushless DC Motor) 에서 출력되는 보조력인 전기적인 구동력을 동시에 사용하는 탈부착형 수전동 휠체어의 제어기를 제안한다. 제안된 방식에서는 탈부착형 수전동 휠체어 제어기는 휠체어의 기울기와 휠체어의 상관관계를 바탕으로, 탑승자의 휠체어 림 구동 상태를 추정하여 휠체어의 전동력을 전달하는 BLDCM에서 구동력을 사용자의 지령에 따라 보조하도록 제어한다. 사용자의 요구 상태는 림의 구동에 따른 휠체어의 상태를 가속도, 자이로 센서를 이용해 측정을 하게 되고, 이를 상보필터를 사용해 각도를 보정하여, 지령치를 계산하고, 구동부는 지령치에 따라 휠체어에 필요한 전동력을 발생하게 된다. 탈부착형 수전동 휠체어의 제어방식은 시뮬레이션을 통해 가능성을 검증하였다.


(게재일: 2016.07.05)
MHz 이상의 높은 공진 주파수를 가지는 LLC 공진형 컨버터는 공진 소자의 크기가 줄어 높은 전력 밀도를 구현 가능하다. 하지만 2차측 누설 인덕턴스가 공진에 크게 영향을 미쳐 기존의 디자인 방법에 오차가 커지고 이는 효율 감소로 이어진다. 본 논문은 이를 극복하기 위해 2차측 누설 인덕턴스를 고려한 컨버터 모델을 제시하고 이의 전압 이득을 분석한다. 제안하는 모델을 사용하여 높은 효율을 위한 변압기의 자화 인덕턴스, 턴 비를 제시하고, 안정적인 컨버터 동작을 위해 2차측 다이오드 디자인 방법을 제안한다. 모든 제안하는 분석 및 디자인 방법은 1 MHz 스위칭 주파수를 가지는 240 W LLC 공진형 컨버터를 통해 검증하였다.


(게재일: 2016.07.05)
본 논문은 상용급 전기버스의 24 V 전장전력공급장치로써 고전압배터리부터 저전압으로 변성하는 전력변환장치인 저전압 직류변환장치 (Low Voltage DC/DC Converter : LDC) 개발에 관하여 기술한다. 제안하는 LDC는 효율을 높이기 위해 트랜스포머 1차 측 위상천이 전브리지 스위칭 소자에 SiC MOSFET을 사용하고, 2차 측에 동기정류방식을 적용하였다. 고효율 성능을 검증하기 위해 시작품을 제작하고 시험을 통해 3 kW 97% 이상의 고효율, 고출력, 고밀도의 특성을 확인하였다.


(게재일: 2016.07.05)
직접 변조 방식(direct modulation)을 사용한 Modular Multilevel Converter(MMC)의 6개의 암 캐패시터 전압의 자연균형화(Natural Balancing) 현상은 여러 연구 및 실험에서 관측되고 있다. 또한, 이러한 현상의 원리뿐만 아니라, 시스템 파라미터와 밸런싱 동특성사이의 관계가 수학적인 분석을 통하여 검증되었다. 직접 변조 방식은 간접 변조 방식(indirect modulation)과 달리, 입/출력 AC 및 DC 측 제어기 외에 암 캐패시터 전압 밸런싱을 위한 순환전류 제어기가 존재하지 않지만, 캐패시터 맥동 저감을 위해 일반적으로 캐패시터 2 고조파 맥동 제어기를 필요로 한다. 본 논문에서는 이러한 직접 변조방식을 사용한 MMC의 2고조파 전압 맥동 제어기가 암 캐패시터 전압 자연 밸런싱에 미치는 영향을 고찰하고 분석한다. 또한, 2 고조파 전압 맥동 제어기의 유무에 따른 전압 자연 밸런싱의 동특성에 대한 비교를 400MW MMC full-scale 시뮬레이션을 통해 살펴보도록 한다.


(게재일: 2016.07.05)
일반적인 상용차에서 사용되고 있는 기계식 에어컨 시스템은 엔진의 가동(주행 또는 공회전)에 의해 발생되는 에너지를 이용해 차량 실내온도를 유지시켜준다. 이러한 기계식 에어컨 시스템의 작동은 엔진 구동력의 일부를 사용하기 때문에 상용차의 연비와 큰 관련성 있다. 상용차량은 경우 하절기 작업대기, 차량 내 야간취침 등이 빈번해 운전자의 운행습관에 따라 연료 소비량이 증가하는 단점을 가지고 있다. 본 논문에서는 이러한 단점을 개선하고자 대형 상용차량이 정차중인 무시동 기간에도 일정 온도의 유지가 가능한 전동식 압축기 구동용 Cascaded Push-Pull 컨버터를 제안하였다.


(게재일: 2016.07.05)
본 논문에서는 E-bike 구동을 위한 Boost 컨버터의 배터리 전류 제한 기법에 관해 제안한다. Boost 컨버터를 E-bike에 적용할 경우, 기동 시 큰 전류를 보충하기 위해 출력 단에 Super Capacitor가 사용된다. 이로 인해 생기는 입력 단의 Inrush 전류는 회로 구성 소자의 파손 문제를 발생시킬 수 있다. 그 뿐만 아니라, 배터리 입장에서의 Inrush 전류 및 모터 기동 시 순간의 큰 전류는 자체적 손상 및 수명 저하 문제를 야기한다. 상기 문제를 해결하기 위해 본 논문에서는 E-bike 적용 배터리의 수명 연장을 위한, 배터리 전류 제한 제어 기법을 제안한다. 컨버터 입력 전류인 배터리 전류를 제한함으로써, 큰 전류에 의한 소자 파손 및 배터리의 안정성 문제를 해결하였으며, 이를 통해 배터리의 수명을 연장이 가능하였다. 이를 모의실험 및 실험을 통해 타당성을 검증하였다.


(게재일: 2016.07.05)
현재 전기자동차용으로 높은 출력 밀도와 넓은 속도 영역을 가지는 매입형 영구자석 전동기 (IPMSM)가 널리 사용되고 있다. 매입형 영구자석 전동기의 높은 돌극비는 큰 릴럭턴스 토크를 만들 수 있어 기저 속도 이하에서는 높은 토크를 보장한다. 하지만 고속 영역에서도 릴럭턴스 토크를 이용하여 출력을 보장하지만 큰 전류각, 즉 큰 음의 D-축 전류를 요구한다. 이는 전동기가 고속으로 갈수록 제어의 어려움으로 나타난다. 그러므로 D-축 인덕턴스의 변화에 따른 고속 영역에서 전류 지령치의 변화를 분석한다. 고속 영역에서 전류크기 및 전류각을 감소하고 정출력 범위를 증가시킬 수 있는 D-축 인덕턴스를 조사한다. 시뮬레이션을 통하여 출력을 검증한다.


(게재일: 2016.07.05)
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 추출할 수 있어야 하며, 추출시간이 짧을수록 좋다. 본 논문은 태양광 등가회로 모델의 파라미터를 빠르게 추출하여 I-V 특성곡선을 모사할 수 있는 방법을 제안한다. 제안한 모델은 실시간으로 변화하는 태양광 패널의 출력 특성을 빠르게 모사하기 위해 미분을 사용해서 등가회로의 파라미터를 추출한다. 제안 모델의 타당성 검증은 기존의 사용하는 방법들과의 비교를 통해 진행하였고, 그 결과 정확도는 기존의 사용하는 방법과 비슷하게 유지하면서 속도는 향상됨을 확인할 수 있었다.


(게재일: 2016.07.05)
이 논문에서는, 홀드-업 보상 기법을 통해 넓은 입력 범위에서 최적 설계가 가능한 비대칭 하프-브리지 컨버터를 제안한다. 제안된 회로가 갖는 주된 장점은 기존의 회로 동작에 어떠한 변화도 주지 않은 채, 넓은 입력 전압 범위에서도 최적 설계가 가능하게 하는 것이다. 기존의 비대칭 하프-브리지 컨버터는 입력 전압이 가장 낮은 홀드-업 시 설계가 되어, 정상 동작 시 비대칭 동작에 의한 단점을 갖는 반면, 제안 된 컨버터는 홀드-업 시 추가적인 전압 이득을 통해 출력 전압을 제어하기 때문에 홀드-업 동작 시 넓은 입력 전압 범위에 관계없이 컨버터의 최적 설계가 가능하다. 또한 기존의 방법들에 비해, 정상 동작 시에 추가 소자에 의한 손실이 발생하지 않아, 전 범위에서 고효율을 달성하였다. 250-410V 입력, 45V/3.3A 출력의 컨버터를 통해 제안 된 회로의 동작을 검증하였다.


(게재일: 2016.07.05)
본 논문은, Cascaded-H-bridge 정류기를 사용하는 SST 시스템에서의 DC-link 전압 밸런싱을 위한 실용적이고 구성이 용이한 제어기에 관한 것이다. 제안하는 제어기는 DC-DC stage의 Dual active bridge 컨버터의 개별적인 위상 제어를 통해 DC-link의 전압을 개별 조정한다. 기존의 연구된 전압 밸런싱 기법들에 비해, 제안하는 제어기는 별도의 회로 및 장치가 필요 없고, 확장성이 용이 하며, 구성이 용이하면서 실용성을 가지는 장점들이 있다. 제안하는 제어기는 5kW의 7-level SST 시제품을 제작하여 검증하였다.


(게재일: 2016.07.05)
본 논문에서는 현재 운행되고 있는 선형 유도전동기의 슬립주파수 고정 방식이 아닌 선형 유도전동기를 이용한 자기부상열차의 슬립주파수와 수직력 및 추진력과의 관계를 이용, 열차의 가감속시 운행패턴에 따라 운행 중 슬립주파수가 가변할 수 있는 슬립주파수 가변패턴을 형성, 선형유도전동기 자기부상시스템에서의 에너지 효율향상 가능성을 검증하였다. 슬립주파수와 수직력, 추진력과의 관계를 이용 슬립주파수 일정 실효치전류제어 알고리즘과 슬립주파수 일정 벡터제어 알고리즘을 사용하여 운전조건과 슬립주파수를 변경하며 운전조건에 따른 가장 효율적인 슬립주파수의 패턴을 형성하였다. 이 후 모의시험과 실차를 이용한 실험을 통해 알고리즘에 대한 정당성과 실제 효율의 증가를 통해 타당성을 검증하였다. 앞선 두 가지 알고리즘을 통해 열차부상에 영향을 미치지 않는 범위의 수직력을 가지는 범위내에서 슬립주파수를 가변 운전 조건에 따른 최적의 슬립주파수에 대한 정보를 기반으로 운행 중 가변하는 슬립주파수를 자동열차운전(ATO)시스템에 적용 모의실험을 통해 그 적용가능성과 효율을 검증하였다.


(게재일: 2016.07.05)
본 논문에서는 소형 어선의 전기 시스템을 DC 마이크로그리드의 관점에서 설계하고, 선박의 동력원인 엔진-발전기를 가변속 제어함으로써 선박 전력 계통의 효율을 개선하고자 한다. 선박 전력 계통은 물리적으로 육지 계통과 분리된 마이크로그리드의 형태를 갖추고 있다. 때문에 소형 기계 추진 어선의 경우, 추진을 위한 엔진뿐만 아니라 추가적으로 선내 전력을 공급하기 위한 엔진-발전기를 갖출 필요가 있다. 이에 반해 전기 추진 어선은 하나의 엔진-발전기 세트로 추진과 선내 전력 공급이 모두 가능하다. 하지만 어선이 정지 상태에서 조업을 할 때에 전력 부하량이 작기 때문에 엔진의 저부하 운전 문제가 발생한다. 본 논문에서는 이를 해결하기 위하여, DC마이크로그리드를 어선에 적용하여 엔진 가변속을 적용하고자 한다. 통상적으로 20% 내외의 부하율로 운용되는 엔진에 가변속 제어를 적용하면 20% 이상의 연비 개선 효과를 기대할 수 있다. 이러한 DC마이크로그리드 어선의 연비 개선 효과를 항해와 조업으로 구분하여 시뮬레이션을 통해 예측하였다.


(게재일: 2016.07.05)
본 논문은 리튬이온 배터리 셀 등가모델을 기반으로 하여 동특성을 예측하기 위한 배터리 팩 등가회로 모델링을 제안한다. 셀 간 용량편차에 따른 셀의 직 병렬 구성방식과 배터리 팩 파라미터 분석을 통해 배터리 팩 모델링 방법을 제시한다. 모델링의 타당성은 시뮬레이션을 통해 검증한다.


(게재일: 2016.07.05)
본 논문에서는 인버터 시스템의 가격을 줄이기 위해 3-레벨 NPC 인버터의 중성단에 하나의 션트 저항을 삽입함으로써 AC 전동기의 3상 전류를 획득하는 방법을 제안한다. 션트 저항으로부터 정확한 상 전류를 획득하기 위해서는 최소한의 시간이 필요하며 때문에 측정불가영역이 존재하게 된다. 기존의 측정불가영역으로 부터 상 전류를 복원하는 방법은 스위칭 패턴을 이동시키거나 공간 벡터 전압 변조 기법(SVPWM) 이외의 변조 기법을 이용하였는데 이러한 방법은 전류에 고조파를 증가시켜 효율을 떨어뜨리고 소음을 발생시킨다. 본 논문에서는 동기 좌표계 d-q축 비례적분제어기와 전동기 시스템의 전달함수를 이용하여 지령 전류로부터 실제 전류와 같은 전류를 얻는 방법을 통해 기존의 문제점들을 개선하는 방법을 제안한다. 제안된 방법은 시뮬레이션을 통해 증명하였다.


(게재일: 2016.07.05)
전기자동차 (EV)에서 구동용 모터의 토크 제어를 위한 인버터에는 제어 연산 및 고장 진단 기능을 수행하기 위한 MCU가 있으며, MCU는 상위 제어기 차량 제어 유닛 (VCU)에게 현재 모터 및 인버터의 상태를 주기적으로 전달하고, 현재 차량 주행에 적합한 토크 지령을 받아 토크 제어를 수행하게 된다. 이를 위해 MCU는 전류, 전압 및 위치 센서의 값을 읽어 제어를 수행하게 되며, 제어의 결과 값으로 pulse width modulation (PWM)을 생성하여 이를 통해 모터에 전압을 공급하게 된다. 즉 차량의 구동에 있어 PWM 신호는 가장 중요한 부분이다. 하지만 생산 불량 또는 진동에 의한 납땜 불량 또는 MCU 전원 고장 등으로 MCU에 고장이 발생하게 되면 이상 PWM을 생성하게 되고 정상적인 토크 제어가 불가능해진다. 이때 안전하게 EV를 정지 시키는 알고리즘이 필요하게 되며, 이를 수행 할 supervisor control unit (SCU)가 인버터 컨트롤 보드에 추가되어야 한다. 본 논문에서는 고속으로 주행하던 차량에서 메인 MCU가 고장 날 경우에 안전하게 EV를 정차시키는 방법에 대해 다루었다.


(게재일: 2016.07.05)
기존 Cascade H-bridge 인버터 토폴로지는 커패시터나 다이오드가 없이 스위치로 구성되어 있으며, 필터 없이 정현파와 유사하게 구현할 수 있다. 또한 출력전압 레벨이 높을수록 정현파와 유사하게 되어 고주파가 줄어들며, 각 셀을 직렬로 연결하면 입력전압보다 높은 출력전압 갖는다. 본 논문에서는 기존 Cascade H-bridge 인버터와 NPC(Neutral Point Clamped)가 결합한 Cascade H-bridge NPC 인버터를 제안하였다. Cascade H-bridge NPC 인버터는 기존 Cascade H-bridge 인버터 특성과 유사하며, Cascade H-bridge 인버터와 NPC 인버터의 장점을 가지고 있다. Cascade H-bridge 인버터와 Cascade H-bridge NPC 인버터를 시뮬레이션 통해 THD(Total Harmonic Distortion) 비교분석하였고 시뮬레이션은 PSIM 9.1.4을 가지고 검증하였다.


(게재일: 2016.07.05)
본 논문에서는 원격 플라즈마 발생장치 (Remote Plasma Generator, RPG)에 적용하기 위한 공진형 토폴로지에 대해 비교한다. 원격 플라즈마 발생장치는 AC-DC 정류기, DC-AC 인버터, 공진탱크, 플라즈마 발생용 리액터, 점화장치로 구성되며, 이는 기존의 SMPS와 유사한 구성이다. 하지만 플라즈마 부하는 기존의 전력전자 어플리케이션들과는 달리 점화조건과 플라즈마 유지 조건을 충족시켜야 한다는 특징이 있다. 따라서 본 논문에서는 각 공진형 토폴로지들의 특성 비교 분석을 통해 원격 플라즈마 발생장치에 대한 적용 가능성에 대한 분석을 수행하였으며, 시뮬레이션을 통해 검증하였다.


(게재일: 2016.07.05)
본 논문에서는 유도무기 및 항공기 탑재장비용 30W급 군사용 DC-DC 컨버터를 설계하며, 군사용 전원장치 규격과 기존 군사용 DC-DC 컨버터 제품의 성능을 분석하여 개발제품의 요구사양을 정립한다. 기존 산업용 컨버터와 군사용 컨버터의 설계 방식 차이점을 분석한 뒤 MIL 규격과 정량적 요구사양 만족 여부를 실험 및 공인인증기관 시험을 통해 검증한다.


(게재일: 2016.07.05)