일반기술

양방향 컨버터를 이용한 배터리 충/방전 회로

본 기술은 인공위성에 탑재된 배터리의 전력을 일정하게 조절하는 충/방전기의 스위칭 손실 및 노이즈를 최소화하는 한편 전력용량 변화에 관계없이 소용량에서 대용량의 위성에 까지 적용할 수 있도록 하는 양방향 컨버터를 이용한 배터리 충/방전 회로에 관한 것이다. 일반적으로 기존의 DC-DC컨버터는 스위칭 소자를 고주파에서 동작하여 스위칭 손실에 의한 열 폭주 현상으로 소자 자체의 파괴를 가져올 수 있으나 영전류 혹은 영전압 스위칭 기술을 이용한 공진형 DC-DC컨버터가 등장하여 고주파 스위칭 시 스위칭 손실과 스트레스를 현저하게 감소시킬 수 있게 되었으나, 이러한 공진형 컨버터는 스위치 전류 및 전압이 정현파 형태로 나타나기 때문에 일반적으로 전도손실 및 전류 스트레스 혹은 전압 스트레스를 초래하여 전력밀도를 제한하는 요인이 있어 인공위성에 탑재된 배터리의 충/방전기 회로에 적용시키는 문제가 있다. 본 기술은 기존의 ZCS-PWM컨버터에서 사용되는 강제 스위칭 방식의 보조스위치를 영전류 턴온, 영전압 턴 오프를 가능하게 하는 새로운 방식의 ZCS-PWM컨버터를 인공위성용 배터리 충전기 및 방전기 회로에 각각 적용하여 스위칭 손실 및 노이즈를 최소화하고, 또한 전력용량 변화에 관계없이 소용량에서 대용량의 위성에까지 적용할 수 있는 모듈형태를 제공한다. 본 기술은 배터리의 전압 및 전류를 검출하여 이 값을 마이크로프로세서에 기준값과 비교한 후 마이크로프로세서에서 출력을 결정하여 펄스폭을 조절하는 방식을 사용하였고, 배터리 충.방전기는 충전기와 방전기의 기능을 하나의 컨버터내에서 할 수 있는 양방향 컨버터방식을 사용하였으며, 시험모델의 제어 및 텔레메트리 처리는 원칩 마이크로 프로세서에 의해 이루지도록 한 특징이 있다. 본 기술의 적용시 스위칭 스트레스 및 손실을 최소화고, 또한 기존의 컨버터에 비하여 보조 스위치의 스위칭을 통해 손실 및 스트레스, 노이즈 및 열 발생을 최소화시킬 수 있는 효과가 있다.