압전 변압기를 이용한 고주파 DC-DC 컨버터 구동에 관한 연구

황락훈(Hwang, Lak-Hun),나승권(Na, S.K.),최기호(Choi, Gi-Ho) 한국산학기술학회 2010 한국산학기술학회논문지 Vol.11 No.2

최근, 압전 변압기 기술의 급속한 발전으로 권선형 변압기를 대체할 수 있는 다양한 분야에 응용되고 있다. 압전 변압기는 자계의 잡음이 없고, 크기가 소형화되며 고효율과 고전력 밀도, 누설자속이 없어 노이즈 발생이 없고, 공진주파수만을 이용하므로 출력파형이 정현파에 가까워 고조파 잡음이 없는 등 권선형 변압기에 비해서 여러 가지 장점을 갖고 있다. 본 연구는 87.2[KHz]정도의 스위칭 모드에서 두께진동 모드 적층형 압전 변압기를 이용하여 전기 적인 등가회로를 적용하여 DC-DC컨버터를 동작 하였다. 또한 DC-DC컨버터를 제안된 회로에 의해서 구동 고휘도 LED 구동 전원장치로써의 가능성을 제시 하였다. Recently, as the piezoelectric transformer technology develops, piezoelectric transformer may become a variable alternative to magnetic transformers in various applications. Because it was have to favorable characteristics such as electromagnetic-noise free, compact size, higher efficiency, and superior power density, linkage flux, noiseless, etc. its resonance frequency was used to output waveform of a sine wave. In this paper, the switching mode power supply of about 87.2[KHz] is driven by the multilayer thickness vibration mode piezoelectric transformer and the DC to DC converter drive circuit using an electrical equivalent circuit is proposed. Also, it was possible to drive power source device of the high-luminance LED by propose circuits.

마이크로컨트롤러를 이용한 Power LED 구동용 정전류형 DC-DC컨버터 구동에 관한 연구

황락훈(Hwang, Lak-Hun),나승권(Na, S.K.),최기호(Choi, Gi-Ho) 한국산학기술학회 2012 한국산학기술학회논문지 Vol.13 No.4

본 연구에서 LED는 에너지 소비가 큰 기존의 조명 시스템인 형광등과 백열등을 대체할 수 있는 새로운 조 명 시스템으로 주목받고 있으며, 파워 LED 구동기인 DC-DC 컨버터에 관한 연구이다. 다양한 직류전원을 활용 할 수 있는 승압형 DC-DC 컨버터로 설계사양을 통한 인덕터 L과 커패시터 C의 값을 산출하여 PSPICE를 통한 최적의 값 을 추정하였다. 컨버터의 스위칭 주파수는 50[kHz]로 최초 듀티비는 10[%]에서 출력전압의 검출 값에 따라 점차적으 로 증가시키도록 하였다. 그 결과로 승압형 파워 LED 구동기를 시뮬레이션한 특성은 설계사양과 비교하여 5[%]이하 의 오차로 근사적으로 나타났다. 또한, 입력전압 15[V]를 인가하여 안정된 24[V]의 안정된 출력전압을 얻었으며, 디밍 제어를 통한 밝기 조절 및 소비전류의 조정이 가능한 결과를 얻을 수 있었다. In this paper, Power LED(Light Emitting Diodes) is studied to driver as a new lighting system in the spotlight, replacing a large existing lighting system with fluorescent and incandescent lighting. To take advantage a variety of DC power as the boost DC-DC converter design specifications through the inductor L and capacitor C through PSPICE to calculate the best estimate of the value. Converter's switching frequency is 50[kHz], the first Duty Rate was made to increase gradually depending on the value of the detection were, 10[%] in the output voltage. As a result, the simulated Boost Power LED driver characteristics is in comparison with the design specifications, 5[%] or less as the error was approximated. So, when input 15[V] were offered, a stable output 24[V] were obtained, and Dimming Control through the adjustment of brightness and current consumption were obtained to possible result.

병실 냉·난방을 위한 초퍼와 PWM 전압형 인버터를 이용한 계통연계형 태양광 발전시스템에 관한 연구

황락훈(Hwang, Lak-Hun),나승권(Na, S.K.) 한국산학기술학회 2008 한국산학기술학회논문지 Vol.9 No.2

태양전지는 일사량, 온도와 부하에 의해 크게 변동하기 때문에 가능한 한 많은 에너지를 얻기 위해서는 태양전지의 출력을 항상 최대로 제어할 필요가 있다. 태양전지의 출력은 직류이므로 교류부하에 적용하기 위해서는 전력변환장치 중 인버터가 필수적이며 단위 역률을 갖는 정현파 전류 및 전압을 부하계통에 공급해 주어야 한다. 본 논문에서는 태양광 발전시스템을 승압 쵸퍼와 단상 PWM(Pulse Width Modultion) 전압형 인버터로 구성하였고, 안정된 변조를 위해서 동기신호와 제어신호를 원칩 마이크로프로세서에 의해서 처리하였다. 전력비교에 따라 시비율을 변화시키지만 태양전지는 전형적인 수하특성을 갖고 있어, 일사량과 온도변화에 관계없이 항상 최대 출력 점을 추적 하도록 승압초퍼를 제어하였다. 단상 PWM 전압형 인버터는 태양전지가 연속 발전할 수 없는 단점을 보완하기위해 일반 상용전원과 연계함으로써 약 10~20% 전력절감효과를 얻을 수 있는 에너지절약 전원복합형 전력변환장치로 구성되어 있다. 단상 PWM 전압형 인버터와 위상동기를 위해서 계통전압을 검출하여 계통전압과 인버터 출력을 동상 운전하므로 잉여전력을 계통과 연계할 수 있게 하여 고 역률과 저고조파 출력을 유지 하므로써 부하와 계통에 전력이 안정하게 공급될 수 있도록 제어하였다. The solar cells should be operated at the maximum power point because its output characteristics were greatly fluctuated on the variation of insolation, temperature and load. It is necessary to install an inverter among electric power converts by means of the output power of solar cell is DC. The inverter is operated supply a sinusoidal current and voltage to the load and the interactive utility line. In this paper, the proposes a photovoltaic system is designed with a step up chopper and single phase PWM voltage source inverter. Synchronous signal and control signal was processed by one-chip microprocessor for stable modulation. The step up chopper is operated in continuous mode by adjusting the duty ratio so that the photovoltaic system tracks the maximum power point of solar cell without any influence on the variation of insolation and temperature for solar cell has typical dropping character. The single phase PWM voltage source inverter is consists of complex type of electric power converter to compensate for the defect, that is, solar cell cannot be develop continuously by connecting with the source of electric power for ordinary using. It can be cause the effect of saving electric power, from 10 to 20%. The single phase PWM voltage source inverter operates in situation, that its output voltage is in same phase with the utility voltage. The inverter are supplies an ac power with high factor and low level of harmonics to the load and the utility power system.

병실 냉·난방장치용 태양 위치 추적기률 이용한 태양광 발전시스템에 관한 연구

황락훈(Hwang, Lak-Hun),나승권(Na, S.K.) 한국산학기술학회 2007 한국산학기술학회논문지 Vol.8 No.6

본 논문에서는 태양광 발전의 효율을 높이기 위하여 센서와 마이크로프로세서를 이용한 태양광 위치추적 장치를 설계하여 고정 방식의 태양광 발전과 위치 추적 방식의 태양광 발전에 대하여 비교해 보았으며, 태양전지에 대한 특성 해석과 수학적 모델링을 통한 시뮬레이션을 행하여 태양전지 특성 사양과 비교해 보았다. 또한 전력변환 시스템을 Boost 컨버터와 전압형 인버터로 구성하여 각각에 대하여 실험하였으며, Boost 컨버터 제어에서 최대 전력점 추적을 위해 일정전압 제어법을 사용하였다. 인버터의 제어에서는 SPWM(Sinusoidal Pulse Width Modulation) 제어법을 사용하여 실험하여 좋은 결과를 나타내였다. In this paper, these setting can be useful in the microprocessor and sensor that designed to improve the efficiency of the photovoltaic system the photovoltaic position tracker device, and compared the normal photovoltaic system of fixed form with the photovoltaic system of solar position tracked form. Moreover, this is compared the catalogue of solar cell module and the simulation through a mathematics modelling with the solar cell's characteristic interpreting and that is composed an power conversion system with boost converter and voltage source inverter. This device can be used to the constant voltage control method for maximum power point tracking in boost converter control. Experiment Results is shown that using a SPWM(Sinusoidal Pulse Width Modulation) control method in inverter control.

유도전동기의 전압 · 전류 모델 합성 자속 추정기에 의한 속도제어에 관한 연구

황락훈(Hwang, Lak-Hun),나승권(Na, S.K.),최성식(Choi, Song Shik) 한국산학기술학회 2012 한국산학기술학회논문지 Vol.13 No.11

본 논문에서는 유도전동기의 저속운전영역에서 고속운전영역에 이르기까지 모든 영역에 걸친 안정된 속도제 어를 목적으로 전압·전류 모델 합성 자속 추정기를 통해 저속영역에서와 고속영역에서 각각 다른 모델에 의한 자속을 추정하고 이로부터 자속각을 추정하는 알고리즘을 사용한다. 특히 저속영역에서 부하가변시의 전류의 변화와 자속의 변화를 실시간으로 추정하여 저속영역에서의 제어특성을 향상시켜 부하 가변 시에도 전 영역에서 보다 안정된 비례 적분 전류 제어기, 비례적분자속 제어기에 의한 시뮬레이션 및 실험을 실시한 결과 우수한 속도제어특성을 얻을 수 있었다 This study uses the algorithm which estimates the magnetic flux using different models in the low speed driving area and the high speed driving area by the voltage-current model synthesis magnetic flux Estimator and, from this result, estimates the magnetic flux angle to achieve the stable speed control through all the areas from the low speed to the high speed drive. In particular, the current change and the magnetic flux change under variable load were estimated in real time in the low speed area and this made the control characteristic improved in the low speed area. According to this, even under variable load, the more stable simulation and experiment could have been completed using PI current controller and PI flux controller in all the areas. As a result, the outstanding speed control characteristic has been achieved.

속도제어를 위한 유도전동기 자속추정 시뮬레이터 적용에 관한 연구

황락훈(Hwang, Lak-Hun),나승권(Na, S.K.),최기호(Choi, Gi-Ho) 한국산학기술학회 2011 한국산학기술학회논문지 Vol.12 No.3

본 논문에서는 전 속도 영역에서 안정적인 자속추정이 가능한 유도전동기 자속추정방법을 제안 하였다. 제 안된 방법은 전압, 전류, 속도 등의 정보를 통하여 자속각을 연산하는 유도전동기 직접벡터제어방식을 이용하였다. 유도전동기 벡터제어에 있어서 자속정보는 필수적이기 때문에 정확한 자속을 추정하기 위한 방법으로 저속영역에서 는 전류모델 자속 추정기를, 고속영역에서는 전압모델 자속 추정기를 각각 이용함으로써 전 속도영역에서 정확한 자 속을 추정할 수 있었다. 또한 기본적인 속도, 전류, 자속제어기는 PI제어기를 이용하였으며, 각각의 적분에 의한 오차 를 보상하기 위하여 Anti-windup PI 제어기를 추가하였다. 제시한 제어기의 타당성을 알아보고자 Matlab / simulink를 이용하여 전류모델, 전압모델 자속 추정기를 설계하여 정 확한 자속추정이 이루어짐을 확인하였으며, 유도 전동기 벡터제어 시 간접벡터와 직접벡터방식의 파라미터 영향에 따른 분석을 통해 보다 정밀한 제어가 이루어짐을 확인하였다. 이와 같은 시뮬레이션 결과를 분석 하여 제시한 알고 리즘의 타당성을 입증하였다. In this paper, flux estimation method at the Induction motor is applied to stability flux estimate of possibility in overall speed domain. angle operation has voltage and current and speed information using the Induction motor direct control method. Induction motor direct control is material to flux information. Exact flux estimation method to using current model flux estimator of low-speed domain and voltage model flux estimator of high-speed domain. Speed and current and flux controller using PI controller. And error of integral requital for add to Anti-Windup PI controller. Verified to performance of Current model Flux controller and voltage model flux controller using Matlab / Simulink. Analysis has parameter influence of direct vector control and indirect vector control at the Induction motor vector control. So, verified to minute control. Analyzed to simulation result and proof to validity of presented algorithm.

외란 상쇄 관측기를 이용한 유도전동기의 부하 토오크 제어에 관한 연구

황락훈(Hwang, Lak-Hun),나승권(Na, S.K.) 한국산학기술학회 2009 한국산학기술학회논문지 Vol.10 No.1

본 논문은 전동기에서 기계적인 파라미터의 변화와 함께 외란의 변화에 대하여 외란상쇄 피드포워드 루프 제어를 적용한 유도전동기의 벡터제어를 고려하였다. 제안한 시스템에서 부하토크는 유도전동기의 토크를 최소차원 상태관측기를 근거로 하여 추정한다. 최소차원 상태관측기를 통해 추정된 부하토크에 의해 토크 전류를 얻어내고 토크 전류분을 피드포워드 보상해 줌으로서 외란에 의한 영향을 상쇄시켜 외란이 유입되거나 부하가 가변되는 등의 조건에서도 안정되게 동작하는 강인한 속도제어 시스템을 실현할 수 있다. 본 연구에서는 속도 센서가 없이 검출된 전압과 전류에 의해 속도를 추정하여 사용 하므로서 신뢰도를 높일 수 있도록 하였다. 제시한 제어기의 타당성을 입증하기 위하여 Matlab Simulink를 이용하여 시뮬레이션을 수행하여 타당성과 안정성을 검토하였고, 이를 실제 시스템을 구성하여 ADMC300를 이용하여 실험을 수행한 결과 기존의 시스템에 비하여 강인한 시스템으로 구동됨을 증명할 수 있었다. In this paper, vector control to applied disturbance offset feedforward loop control for changing disturbances with various mechanical parameter is suggested. The proposed system estimate load torque based on induction motor torque using minimum diemension state observer. Because speed controller using state observer is used on condition of feedforward loop for a torque, the robust speed control system realized. In this study, the propsed paper does to heighten reliability of system by presuming and use the speed by voltage and current that is detected without speed sensor. To prove the propriety of this paper, the various simulation carried out adequacy using a Matlab Simulink, and at the same time real system is made, using a ADMC300 digital signal processor, so it is proved. As the experimental result of embodying the system, the robust system is realized.

DFT에 의한 회전자 위치 검출 방법을 사용한 레졸버 인터페이스에 관한 연구

황락훈(Hwang, Lak-Hun),나승권(Na, S.K.),최기호(Choi, Gi-Ho) 한국산학기술학회 2011 한국산학기술학회논문지 Vol.12 No.10

전동기를 제어하기 위한 속도를 검출하는 장치로 일반적으로 광학적 엔코더가 많이 사용되고 있으며 레졸버 는 구조적으로 엔코더를 전동기에 장착하기가 어려운 경우에 사용하고 있다. 따라서 레졸버는 엔코더와 비교하여 가 격면에서 불리하지만 회전자의 절대위치를 검출하기 때문에 자극의 위치를 기준으로 제어하는 경우에 유용하다. 본 연구는 레졸버에 의한 전동기의 회전속도 및 위치를 검출하는 방법으로 최소한의 하드웨어인 필터를 사용하고 프로 그램에 의한 디지털방법의 속도검출기에 관한 것이다. Generally, a optical encoder is used to detect velocity for controling the electronic motor, the resolver is used when it is hard structurally to adjust encoder to electronic motor. so, the resolver has weakness in price in compare with encoder, but in case of controling the position of a magnetic polar, the resolver has stead detecting the absolute position of a rotator. This study is about the digital programing velocity detector which uses a minimum hardware : filter for detecting the revolve speed and rotor position of the motor by means of the resolver.

확장 칼만필터를 이용한 유도 전동기의 벡테제어

황락훈(L.H. Hwang),장은성(E.S. Jang),남우영(W.Y. Nam),안익수(I.K. Ahn),조문택(M.T. Cho),주해종(H.J. Joo),이춘상(C.S. Lee),나승권(S.K. Na) 전력전자학회 2003 전력전자학술대회 논문집 Vol.2003 No.7(2)

This paper presents a detailed study of the extended Kalman filter for estimating the rotor speed of an 1M drive The general structure of the Kalman filter IS reviewed and the various system vectors and matrices are defined By including the rotor speed as a state variable, the EKF equations are established from a discrete two axis model of the three-phase induction motor using the software MA TLAB/Simulink, simulation of the EKF speed estimation algorithm is earned out for an induction motor drive with direct self control The investigations show that the EKF is capable of tracking the actual rotor speed provided that the elements of the covariance matrices are properly selected.<br/>

벡터제어 시스템에 의한 유도 전동기의 속응제어와 토오크 특성에 관한 연구

황락훈(L.H. Hwang),장은성(E.S. Jang),남우영(W.Y. Nam),조상로(I.K. Ahn),신양호(M.T. Cho),조문택(H.J. Joo),이춘상(C.S. Lee),나승권(S.K. Na) 전력전자학회 2003 전력전자학술대회 논문집 Vol.2003 No.7(2)

In this paper, the speed control system of induction motor was proposed using vector control algorithm and space voltage vector PWM method to improve the dynamic performance of induction motor.<br/> The control system is composed of the PI controller for speed control and the current controller using space voltage vector PWM technique The high-speed calculation and processing for vector control is carried out by TMS320C3I digital signal processor and IGBT module The proposed scheme is verified through digital simulations and experiments for 3.7[kw] induction motor and shows good dynamic performance.<br/>