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논문 기본 정보

자료유형
학위논문
저자정보

조춘호 (경상대학교, 慶尙大學校)

지도교수
金泰雄
발행연도
2016
저작권
경상대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.

이용수8

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이 논문의 연구 히스토리 (4)

초록· 키워드

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전력변환시스템의 스위칭알고리즘에 있어서 스위칭절환 횟수는 스위칭시퀀스 단계에 좌우되고, 곧 스위칭손실로 야기되어 시스템효율에 악영향을 끼친다. 펄스폭변조기법을 기반으로 제어하는 컨버터, 인버터, AC/AC 전력변환시스템의 경우에는 일반적으로 다단계 스위칭시퀀스로 스위칭알고리즘으로 구현된다.
AC/AC 전력변환시스템의 경우, 대용량 수동소자가 에너지버퍼 역할을 하도록 직류링크회로를 구성해주는 간접형 전력변환시스템과 직류링크회로를 없애거나 가상의 직류링크회로를 구성해주는 직접형 전력변환시스템(직접형 매트릭스컨버터 및 간접형 매트릭스컨버터)으로 분류할 수 있다. 매트릭스컨버터와 같은 직접형 전력변환시스템은 간접형 전력변환시스템과 비교하여 대용량 수동소자가 필요하지 않지만, 양방향전력제어를 위해 스위칭소자를 더 많이 사용하고 또한 스위칭절환으로 인한 스위칭손실은 간접형 전력변환시스템 보다 민감하고 또한 양방향 전력흐름제어를 위해 전류흐름정보를 검출해야한다.
상기 문제점을 해결하기 위해 본 논문에서는 직접형 전력변환시스템에 있어서 하드스위칭에 의한 최소 스위칭절환기법 및 소프트스위칭에 의한 컨버터부 영전류스위칭기법을 고려한 새로운 스위칭손실 저감 스위칭알고리즘을 제안한다.
본 알고리즘을 적용함으로써 양방향스위칭절환절차를 수행하기 위해 필요한 기존 전류방향검출회로도 함께 제거함과 동시에 적절한 제어그룹 사용을 통해 시스템의 안정성과 신뢰성을 확보 가능하다. 그리고 제안한 스위칭손실 저감 스위칭알고리즘에 대한 이론도출, PSIM기반 시뮬레이션해석, 그리고 DSP와 FPGA를 연계를 통한 프로토타입 실험해석을 수행하여 이에 대한 유효성을 검증한다.

목차

1장 연구배경 1
1.1 3상 전력변환시스템 1
1.2 반도체 스위칭소자의 스위칭손실 4
2장 전력변환시스템 변조기법 9
2.1 변조기법의 종류 9
2.2 PWM 제어기법 13
2.3 SV-PWM 제어기법 15
3장 전류형 컨버터 17
3.1 서론 17
3.2 3상 전류형 컨버터 토폴로지 18
3.3 3상 전류형 컨버터의 기존 PWM 제어기법 19
3.4 3상 전류형 컨버터의 제안 SV-PWM 제어기법 21
3.5 시뮬레이션 해석 25
3.5.1 시스템 구성 25
3.5.2 시뮬레이션 결과 및 분석 26
3.6 결론 32
4장 전압형 인버터#1 33
4.1 서론 33
4.2 3상 전압형 인버터#1 토폴로지 34
4.3 3상 전압형 인버터#1의 기존 PWM 제어기법 35
4.3.1 삼각파비교방식 PWM 제어기법 35
4.3.2 SV-PWM 제어기법 36
4.3.3 간략화 SV-PWM 제어기법 40
4.4 3상 전압형 인버터#1의 제안 SV-PWM 제어기법 43
4.5 시뮬레이션 해석 45
4.5.1 시스템 구성 45
4.5.2 시뮬레이션 결과 및 분석 47
4.5 실험 해석 55
4.5.1 시스템 구성 55
4.5.2 실험 결과 및 분석 57
4.6 결론 60
5장 전압형 인버터#2 61
5.1 서론 61
5.2 3상 전압형 인버터#2 토폴로지 64
5.3 3상 전압형 인버터#2의 기존 PWAM 제어기법 65
5.4 3상 전압형 인버터#2의 제안 SV-PWAM 제어기법 67
5.5 시뮬레이션 해석 72
5.5.1 시스템 구성 72
5.5.2 시뮬레이션 결과 및 분석 75
5.5 실험 해석 82
5.5.1 시스템 구성 82
5.5.2 실험 결과 및 분석 85
5.6 결론 89
6장 3상 직접형 매트릭스컨버터 90
6.1 서론 90
6.2 3상 직접형 매트릭스컨버터 토폴로지 94
6.2.1 3상 직접형 매트릭스컨버터의 구조 94
6.2.2 3상 직접형 매트릭스컨버터의 양방향 스위칭소자의 구조 97
6.2.3 3상 직접형 매트릭스컨버터의 보호회로 99
6.3 3상 매트릭스컨버터의 기존 제어기법 101
6.4 제안 3상 매트릭스컨버터의 제어기법 110
6.4.1 섹터 분할 및 제어그룹 설계 110
6.4.2 스위칭 인가시간 112
6.4.3 스위칭테이블 113
6.5 시뮬레이션 해석 116
6.5.1 시스템 구성 116
6.5.2 시뮬레이션 결과 및 분석 118
6.6 결론 122
7장 3상/단상 간접형 매트릭스컨버터 123
7.1 서론 123
7.2 3상/단상 간접형 매트릭스컨버터 토폴로지 124
7.3 제안 3상/단상 간접형 매트릭스컨버터의 제어기법 126
7.4 시뮬레이션 해석 132
7.4.1 시스템 구성 132
7.4.2 시뮬레이션 결과 및 분석 133
7.5 시뮬레이션 해석 139
7.5.1 시스템 구성 139
7.5.2 실험 결과 및 분석 141
7.5 결론 145
8장 3상 간접형 매트릭스컨버터 148
8.1 서론 148
8.2 3상 간접형 매트릭스컨버터 토폴로지 149
8.2.1 3상 간접형 매트릭스컨버터의 구조 149
8.2.2 3상 간접형 매트릭스컨버터의 양방향 스위칭소자 구조 150
8.2.3 3상 간접형 매트릭스컨버터의 전류방향검출 151
8.2.3 3상 간접형 매트릭스컨버터의 보호회로 151
8.3 3상 간접형 매트릭스컨버터의 기존 제어기법 153
8.3.1 섹터 합성 153
8.3.2 공간벡터표현 154
8.3.3 기존 제어기법 스위칭시퀀스 155
8.4 3상 간접형 매트릭스컨버터의 제안 제어기법#1 157
8.5 3상 간접형 매트릭스컨버터의 제안 제어기법#2 161
8.6 시뮬레이션 및 실험 해석(제안 제어기법#1) 169
8.6.1 시뮬레이션 해석 169
8.6.1.1 시스템 구성 169
8.6.1.2 시뮬레이션 결과 및 분석 171
8.6.2 실험 해석 177
8.6.2.1 시스템 구성 177
8.6.2.2 실험 결과 및 분석 177
8.7 시뮬레이션 및 실험해석(제안 제어기법#2) 180
8.7.1 시뮬레이션 해석 180
8.7.1.1 시스템 구성 180
8.7.1.2 시뮬레이션 결과 및 분석 182
8.7.1.3 고조파 비교 분석 188
8.7.2 실험 해석 191
8.7.2.1 시스템 구성 191
8.7.2.2 실험 결과 및 분석 193
8.8 결론 198
최종마무리 204
참고문헌 205

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