넓은 부하 범위를 갖는 LLC 공진컨버터의 제어방법에 대한 연구 = A Basic Study on the LLC Resonant Converter for Communication Power having Enhanced Load Range

국문 초록 (Abstract)

본 논문에서는 통신용 전원 장치에서 사용하는 하프 브리지 LLC 컨버터를 안정적으로 제어하는 방법을 제안하였다.
LLC 컨버터는 근래 사용되는 높은 이득을 가진 컨버터 중에서도 많은 장점을 가지고 있기 때문에 많이 사용 되고 있다. 본 논문에서는 이러한 LLC 컨버터를 사용하는 과정에서 생길 수 있는 문제점과 이 문제점을 해결 할 수 있는 방법에 관하여 설명하고자 한다.
첫 번째로, 정격전압을 정류하는 정류기를 포함한 컨버터에서 생길 수 있는 120Hz리플이 LLC 컨버터를 통해 출력전압까지도 영향을 미칠 수 있다. 이렇게 생긴 리플전압을 타 컨버터에서는 커패시터 크기를 증가시키는 방법을 통해 제어를 하거나 다른 여러 방법을 가지고 제어를 하고 있지만 본 논문에서 제안하는 LLC 컨버터는 다른 문제점을 가지고 있기 때문에 어려움을 겪을 수 있다. 이러한 부분을 PI제어기를 사용하는 제어기 부분에서 공진 제어기 부분을 포함함으로 해서 120Hz 리플을 저감하는 방법을 소개하고자 한다.
두 번째로는, 통신용 전원 장치에 사용되는 DC-DC 컨버터의 경우 넓은 범위의 부하 조건과 넓은 입력 전압 범위를 갖기 때문에 많은 제어를 하는데 있어서 문제점을 가질 수가 있다. LLC 공진 컨버터에서는 이런 부분에 있어서 스위칭 주파수 제어를 통해 안정적인 제어가 가능하나 경부하에서는 원하는 전압 비를 얻기가 어렵다. 하지만 본 논문에서는 스위칭 - 듀티 제어를 통해 간단하게 제어를 할 수 있는 방법을 제안한다.

목차 (Table of Contents)

• Ⅰ. 서 론 ∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙ 1
• Ⅱ. 공진형 컨버터의 이해 ∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙ 4
• 2.1 다이오드 클램프 하프 브리지 LLC 컨버터 ∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙ 4
• 2.1.1 다이오드 클램프 ∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙ 4
• 2.1.2 LLC 등가회로 ∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙ 5
• 2.2 모드별 동작상태 ∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙ 8
• Ⅲ. 주파수 듀티 제어 ∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙ 10
• 3.1 LLC 컨버터의 해석 및 설계 ∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙ 10
• 3.1.1 LLC 컨버터의 해석 및 설계 ∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙ 10
• 3.1.2 제안하는 제어방법 ∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙ 18
• 3.2 모의해석 및 실험 ∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙ 23
• 3.2.1 MATLAB/SIMULINK 시뮬레이션 ∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙ 23
• 3.2.2 주파수 듀티 제어 실험 ∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙ 25
• Ⅳ. 공진 제어기 ∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙ 28
• 4.1 LLC 공진 컨버터 및 주파수 응답특성 ∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙ 28
• 4.1.1 공진 컨버터의 소신호 모델 ∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙ 28
• 4.1.2 주파수 응답 특성 ∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙ 30
• 4.2 공진제어기 설계 ∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙ 33
• 4.3 모의해석 및 실험 ∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙ 38
• 4.3.1 MATLAB/SIMULINK 시뮬레이션 ∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙ 38
• 4.3.2 PIR 제어기 실험 ∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙ 43
• Ⅴ. 결 론 ∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙ 48
• 참고문헌 ∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙ 49
• Abstract ∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙ 51