산업기술 통합검색
본 과제에서는 대용량 전력변환장치 기술을 확보하기 위해 요소기술 개발과 시스템 기술, 그리고 응용을 통한 응용기술을 확보하고자 하였다. 먼저, 요소 기술을 확보하기 위해, 컨버터의 고압, 대용량화에 필수적인 SCR, GTO 직렬회로기술, 회로냉각기술, 스너버회로 기술, 구동기술등을 연구하였다. 시스템별 제작에 있어서는, 교류입력을 직류로 전환하는데에 위상제어 정류기를 사용하였으며, 고압 입력에서 동작할 수 있도록 소자는 직렬구동하였다.여기서 제어기와 전력회로의 절연, 소자구동과 전압균형등을 위해 새로운 구동회로를 개발, 이용하였다.
콘덴서 입력형 단상정류회로의 교류측 고조파전류 저감 기술 - 고효율.고역율 PWM 제어기술(효율 95%이상) - 회로구성의 간소화, 경량화 기술 - 무효전력.고조파 억제를 위한 전력변화기술기존의 SMPS에 비하여 고속응답특성 - 회로부품수를 최적화 함으로서 소형.경량화와 저가화 - 고역율과 고효율, 출력전압의 안정화에 의한 부하기기의 운전효율 향상(기존 제어방식에 비교하여 10% 효율향상 기대) - 계통전력 품질의 양질화에 기여 (전원 고조파 각차 왜율 3%, 총합 왜율 5%) - 세계각국의 고조파 규제에 대한 대책강구의 일환으로 본기술의 활용
(Spec.) 입력 : 220V(단상), 출력 : 48V, 50A 또는 100A -고주파 스윗칭을 위한 소프트 스윗칭(ZVZCS) 기술 -전력용 반도체 구동기술 -전력회로 및 제어회로 최적 설계 기술 -마그네트 설계 기술 -노이즈 및 EMI 저감 기술 -병렬운전 기술소형, 경량, 고전력 밀도 - 고효율 (90% 이상) - 고역률 (98% 이상) - ZVZCS 기술 --> 저가의 IGBT 사용 --> 원가절감 - 병렬운전 기술
형광램프용 가변출력형 전자식 안정기를 설계하여 10-20W 범위의 다양한 형광램프를 점등시키고자 하였다. 이 가변출력형 전자식 안정기는 정류회로, 인버터회로, 그리고 마이크로 컨트롤러를 이용하여 최적의 주파수를 결정하는 주파수 제어회로로 구성되어 있다. 인버터회로의 동작주파수 범위는 46-62[kHz] 범위에서 동작하므로 고속스위칭이 가능한 MOSFET를 이용하였다. 주파수제어회로는 8비트 마이크로컨트롤러인 COP8782CJ를 이용하여 미리 정해된 데이터와 비교하고, 이에 해당하는 주파수 값으로 변환하여 외부의 주파수 출력회로를 구동하는 트리거 신호를 발생하고, 이 트리거 신호에 의하여 MOSFET의 스위칭이 가능하여 램프가 점등되도록 하였다. 제작된 전자식 안정기의 전압과 전류값 및 발광효율을 측정한 결과 전용 안정기를 이용한 경우와 크게 다르지 않았다. 이와 같은 가변출력형 전자식 안정기를 사용하면 어느 정도의 출력 범위내에서는 형광램프마다 전용 안정기를 달리 해야하는 번거로움을 줄일 수 있다.
전력변환기로서 사이크로컨버터(Cycloconverter)는 유도가열, 전동기구동분야 및 발전용 여자기등에 응용되는 가변주파수, 가변전압(VVVF)을 발생하는 제어전원장치이다. 사이크로컨버터는 자연전류형 소자인 사이리스터로 구성된 NCC형과 자기소호형소자인 IGBT, Tr., GTO 등을 이용한 FCC로 나눌수 있으며, 전압제어와 전류제어를 각각 수행할 수 있다. 본 연구실에서는 AC-Link를 이용한 PWM제어형 사이크로컨버터와 자연전류형 사이크로컨버터에 대한 연구를 수행하였으며, 부하에 관계없이 입력역율을 1로 제어하는 기술, 여현파제어법에 의한 전압제어기술과 각종 전류제어기술을 연구하였으며, 순시轉流방식에 의한 전류제어법을 개발한 바 있다. 또한 사이크로컨버터로 V/F제어에 의한 전동기 구동, 전류제어법와 벡터제어법에 의한 전동기 속도제어, 유도가열로 등을 대상으로 실험을 행한 바 있다. 본 연구실의 최근 연구 동향으로는 사이크로컨버터에 의한 대용량 권선형 유도전동기의 2차측 벡터제어와 2펄스, 6펄스, 12펄스 사이크로컨버터의 데드타임없는 전류제어 등이 있으며, 철강 압연기, 광산 권상기, 시멘트 튜브밀, 크레인 등의 대용량, 저속구동에 응용을 검토하고 있다.
최근 반도체 제조기술의 발달로 인하여 전력용 스위치의 고속스위칭을 가능케 하였다. 이에 의해 전력변환기들은 스위칭 주파수를 높임으로써 변환기의 소형화, 경량화, 그리고 저잡음화 등을 달성하였다. 그러나 이들 변환기에 사용된 스위치들은 높은 스위칭 주파수에 의해 스위칭 손실이 크며 많은 스트레스를 받게되어 변환기의 효율을 현저히 감소시킨다. 또한 전력변환기들은 하드 스위칭 동작에 의한 스위치를 보호하기 위해서 스위치 주변에 스너버 회로를 이용하여 보완하지만 출력전류가 증가할 경우 스너버 손실이 크게되어 효율은 더욱 감소된다. 이들을 개선하기위해 본 논문에서는 부분공진의 기법을 전력변환기에 적용시킨 고효율의 전력변환기를 제안한다. 제안된 회로는 부분공진 기법(PRSM : Partial Resonat Switch Method)에 의해 변환기에 사용도니 스위치들의 동작을 소프트 스위칭으로 하여 스위칭 손실이 절감되며, 공진회로부는 부분공진으로 인하여 공진손실 및 공진용 소자들의 스트레스가 감소되므로 제안한 변환기는 고효율로 동작된다. 또한 입력전류 불연속 제어에 의해 입력전압 크기에 비례해서 입력전류가 정현파상으로 되므로 입력역률을 거의 단위역률로 만들 수 있다. 그리고 본 회로의 공진회로부는 구조적으로 일반적인 승합형 컨버터에 사용되는 승압용 인덕터와 스위치 모드 전력변환기에 사용되는 스너버 회로의 스너버 콘덴서를 이용하여 실현된다. 그러므로 제안회로에서 인덕터는 승압과 공진용으로 이용되고 스너버 콘덴서가 공진용 소자로 이용됨으로써 회로구조가 간단하다. 그리고 회로내에 사용된 제어소자들의 적정배치로 인해 소자들은 용량분담이 줄고 듀티율 일정의 스위칭 동작에 의해 제어기법이 간단하다. 또한 스너버 콘덴서는 공진회로부의 동작에 의해서 콘덴서 내에 축적된 에너지를 전원측으로 희생시켜 무손실 스너버 콘덴서(L2SC: Loss Less Snubber Condenser)로 되어 변환기의 효율을 증대시키는 장점이 부여된다.
(Spec.) 입력: 220VAC (단상) - 출력: 60VAC (단상 1kW), - 전기 적인 절연 필요. - 영전압 스위칭(ZVS) 기법을 이용한 고주파 스위칭 기술 - AC 전원장치를 저가로 구현할 수 있는 회로 설계 기술 - 노이즈 및 EMI 저감을 위한 입출력 필터 설계 기술 - 출력전압 안정화를 위한 예측제어 PWM 기술 - 정전시를 대비한 밧데리 백업(철공진 트랜스 방식에 비해서) 고효율(95% 이상), 고역률 (97% 이상), 저노이즈(EMI), 저소음 (소음이 거의 없음), 출력전압의 고 안정도
(Spec.) 입력 : 220V(단상), 출력 : 0-300V, 15A (5kW) - 고주파 스윗칭을 위한 소프트 스윗칭(ZVS) 기술 - 단일 전력단 역률보상회로 설계 기술 - 전력회로 및 제어회로 최적 설계 기술 - 노이즈 및 EMI 저감 기술 - 충전전류 프로그래밍 기술 - User Interface 기술소형, 경량, 고전력 밀도 (ZVS) - 고효율 (91% 이상) - 고역률 (98% 이상) - 단일 전력단 --> 고 신뢰성 --> 원가절감
스위칭 주파수 : 100[kHz] 이상 - 0 ∼ 60 kVdc, 0 ∼ 50 mA - Ripple Noise 전압 : ±0.1 % (사용범위내의 전압) - 부하 변동에 의한 출력전압 변동율 : ±0.3 % - 교류전원 변동에 의한 변동율 : ±0.3 % (±10%정상변동) - 교류전원 급변동에 의한 변동율 : ±0.5%(±3% 급변동)주 회로 : Soft Switching Inverter 채용 - 고주파 고압 Transformer채용으로 장치 체적 감소 - Ripple Noise 저감용 배압처리 기술확보 - 절연처리 및 고압 게측제어 기술
입력 : AC3 220V, 출력 : 125V, 100A - 스위칭 주파수 : 30KHz 이상 - 주회로 : 도전손실 저감형 Soft Switching Full Bridge DC/DC 컨버터 방식 적용 - 효율 : 94% 이상 (정격부하) - AC 입력 역률 : 90% 이상기존 Thyristor식 정류기에 비해 소형 경량화(체적 및 중량 1/5 이하) - 영전압 영전류 스위칭 및 도전손실 저감 방식 적용에 의한 정류기의 고효율화 - 고주파 방식 적용에 의한 충전기의 소형, 경량화 및 고응답성 밧데리 상태에 대한 계산, 예측값 표시 및 보호
본 과제에서는 고효율, 고성능 최대용량 3kW(60V/50A) 정격용량 2.5kW(48V/50A)급 통신용 정류기를 개발 하였다. 전체 시스템은 입력역률을 보상하기 위한 역률보상회로부와 안정된 48VDC BUS를 만들어 주기 위한 DC/DC 컨버어터부로 구성된다. 주 전력회로의 선정은 여러 topology 들을 비교, 검토하여 효율, 성능 및 가격면에서 우수한 topology를 선정하였으며, 그 결과로 기존의 역률보상회로의 장점인 저가격을 유지하면서 토통 손실을 줄일 수 있는 새로운 ZVT 역률보상회로를 채용하였으며, DC/DC 컨버어터부에서는 새로운 ZVZCS 컨버어터를 채택하였다. 주 전력회로를 설계하기 위한 상세한 설계절차를 제시하고, 이 절차를 따라서 설계하였으며, 제어회로는 적합한 PWM 제어 IC를 선정하고 또한 제어기 및 보호회로를 설계하였다. 실험결과 역률보상회로부는 정현파에 가까운 아주 깨끝한 입력전류 파형을 얻었으며, 정격부하에서 99.9%의 역률과 98% 정도의 효율을 얻었다. DC/DC 컨버어터부도 실험결과 모두다 이론적인 파형과 가까운 파형을 얻었으며, 소프트 스윗칭 범위가 전부하범위로 확장되어 낮은 부하에서도 파형의 일그러짐이 없이 아주 깨끝한 파형을 얻을 수 있었다. 최대부하(60V/50A)에서 최고효율 96%를 얻었으며, 정격부하(48V/50A)에서 95%의 효율을 얻었다. 최종 시제품은 자연대류 냉각방식을 채택하였으며, 전체효율은 92% 정도로 아주 높게 나왔다.
1960대 초, 이온화 방사 에너지를 전기에너지로 변환하는 초전기 변화기의 개발이 미국(Sandia 연구소)에서 처음으로 시작되었다. 그후 소련에서 시작되었다. 소련에서 이 분야에서의 연구가 있었고, 주로 VNIIEF에서 연구를 하였다. 오늘날, 거의 모든 변환기 개발 원리에 대한 문제들이 풀렸고, 많은 이론적, 실험적, 방법론적인 자료들이 축적되었다. 따라서, 연구보고서를 만들 필요성이 있다. 전세계의 과학, 기술 문헌 중에 현재 이러한 문헌은 없다. 이 프로젝트의 근본 목표는 30년 이전부터의 이온화 방사의 초전기 에너지 변환기에 대한 조사 결과를 요약하고, 출판하는 것이다. 이온화 방사에너지의 전기에너지로의 변환은 상당량의 초전기 변환 방법론을 구성한다. 이러한 이유로, 보고서 출판이 초전기 물리학과 고체 방사물리학의 발전에 상당히 기여할 것이다.이 연구보고서는 러시아어와 영어로 출판을 위해서 준비될 것이다. 연구원, 대학원생, 그리고 고체방사물리, 여러가지 형태의 에너지 변환 물리, 초전기 물리를 전공한 학생들에게는 흥미있을 것이다.
목적은 전기에너지를 불연속적으로 전환하는 저속, 고 토르크의 새지 않는 전기기게 즉 step motor 의 변수 범위를 개발하는 것이다.개발의 긴급성은 진공 또는 다른 매체의 압력 하에서의 조작을 위하여 전기 구동장치가 있는 새지않는 기계장치를 사용하는 반응 생물공학 과 화학공장을 포함한 각 공장에 있어서 개념적인 안전요구사항에 따라 결정된다.Step motor는 진공 또는 다른 매체의 압력 하에서 운전되는 새지않는 기계장치를 위한 모터로서 사용될 수 있다.
60 KA 까지의 연속 전류로 그리고 20 KV 의 전압에서 작동할 수 있는 고출력 보호회로차단기와 접속스위치로 된 실험 모델이 개발되어 시험되었다. 이 독특한 장치의 이점은 60 KA 까지의 정상상태의 대전류로 신속하게 작동할 수 있는 가능성에 있다. 이 장치는 현재 세계 시장 어느 곳에도 나와있지 않다.더구나 이것은 다른 전자물리 및 산업시설 (예;controlled fusion applications)에서 전력공급용으로 사용될 수도 있을 것이다.대규모 전자물리 및 산업시설 (예;controlled fusion applications)에서 전력공급용으로 정상상태 대전류로 작동할 수 있는 고출력 보호 회로차단기 및 접속스위치의 원형의 개발 및 시험. 고출력 보호 회로차단기 및 접속스위치에 관한 상세 서류가 작성될 것이다.
최고 60kA의 연속전류 및 20kV의 전압 조건에서 작동되는 고출력 보호회로 차단기 및 접속 스위치에 대한 실험용 모델을 개발하고 테스트하였다. 이 독특한 장비의 장점은 최고 60kA까지의 큰 값을 갖는 안정된 전류조건에서 신속하게 작동할 수 있다는 점인데, 현재 이와 유사한 장비는 세계 어느 곳에서도 판매되고 있지 않을 뿐만 아니라, 여러 가지 전기물리학적 및 공업적 용도의 전원공급장치에도 이용할 수 있다(예: 통제환경 하의 융합 반응).대용량의 전기물리학적 및 공업적 용도의 전원공급장치 (예: 통제환경 하의 융합반응)에 작용하는 대량의 안정된 전류 조건하에서도 작동 가능한 고출력 보호회로 차단기및 접속 스위치의 개발 및 테스트. 앞으로 본 고출력 보호회로 차단기 및 접속 스위치에 대한 자세한 안내자료를 공개할 예정이다.
입 력 : AC3, 220V, 출 력 : 400V, 30A. 스위칭 주파수 : 20KHz. 주회로 : 3상 SPWM 고역률 AC/DC 컨버터. 효 율 : 95% 이상 (정격부하). AC 입력 역률 : 95% 이상. 입력 THD : 5% 이하AC 입력전류 파형 개선. 아날로그 제어회로에 의한 적용의 용이성
입력 : AC 3ψ 220V/380V. 출력 : 24V, 100A. 출력 Ripple 주파수 40KHz. Bidge DC/DC 컨버터. 주회로 Soft Switching (Zero Voltage Switching) 방식 적용. 효율 : 90% 이상 (정격부하). AC 입력 역률 : 90% 이상AC 입력측이 고역률, 스위칭 방식이 Soft Swithing 방식이므로 EMI 노이즈 발생 억제, 기존방식은 주회로 Hard Switching을 하는데, 본 방식은 주회로가 Soft Switching 하므로서 EMI 노이즈가 줄고 스위칭 손실이 저감
Nd:YAG 레이저는 광제어성 및 신뢰성이 우수하여 대출력 고품질인 레이저 광이 얻어지므로 마이크로 가공용 레이저로 적합하며 트리밍, 마킹 스팟트 용접 등 온라인용 제조설비에 널리 이용되고 있다. 같은 평균출력 레이저 에너지에서는 한 개의 높은 에너지 펄스보다는 여러개의 에너지를 사용하는 것이 더욱 깊은 투과성과 양호한 결과를 주기 때문에 기술이전 하고자 하는 Nd:YAG 레이저용 전원장치는 이러한 Pulse Forming Network를 구성하기 위해 고주파 화에 적합하고 스위칭 손실과 노이즈가 저감되며, 특히 적용 소자인 IGBT의 Turn-off시 Tailing current에 따른 손실을 저감시키기 위해 ZCS(Zero Current Switching) 공진형 컨버터를 Laser Power Source에 적용시켜 일정 펄스폭의 주파수 제어에 따른 출력제어를 할 수 있도록 구성했다.기존 Thyristr 제어방식에 비해 고반복 제어가 가능함으로 레이저 Lamp의 장수명
입력 : AC 3Φ 220V, DC 300V(조절가능). 정격출력 : 170V 100A(조절가능). 출력주파수 : 0∼200Hz. 제어회로 : DSP(TMS320C31)보드. 효율 : 90%이상DSP 이용한 고속·고정도 정밀한 연산, 고효율
UPS에서 발생되는 내부 HF 노이즈 및 외래 노이즈를 억제할 수 있는 절연분리형 대책 기기(Noise Cut UPS전원부) 개발. 억제기기 설계기술 및 노이즈성능 평가기술. 억제 노이즈 대상 - 뇌써어지(Lightning), 개폐써어지(Chattering), Common Mode 고조파, 억제성능 : 60dB 이상. 기존 전원부 개선기존의 써어지 및 노이즈 대책부품에 비해 고 신뢰성 노이즈 억제기기, 임피던스 정합불요로 설치조건 용이. EMI/EMS 대책기기. Noise에 대한 절연분리