저전류 측정 정밀도 개선형 새로운 혼합형 로고스키 코일 개발

김윤현(Youn-Hyun Kim),김정남(Jung-Nam Kim) 한국산학기술학회 2022 한국산학기술학회논문지 Vol.23 No.3

본 논문은 기존 변류기의 철심이 포화가 되는 문제점과 기존 무철심형 로고스키 코일의 저 전류 시의 어려운 계측과 코일의 턴 수가 많아짐으로써 발생하는 문제점을 해결하기 위해 부피의 증가와 포화의 문제가 없는 무철심형 로고스키 코일의 장점은 유지하고 낮은 전류 범위에서도 충분한 측정 정밀도를 발휘할 수 있는 철심과 공심을 혼합한 새로운 형태의 혼합형 로고스키 코일의 개발을 제안한다. 즉 철심과 공심코어 원리를 사용하여 일반 변류기의 자기포화와 비선형 오차의 한계 영향이 적고 일반적인 로고스키 코일 방식의 저 전류부분에서 선형도가 악화되는 문제를 해결한 최적인 철심과 공심의 비율 및 코일의 형상 설계치를 도출 하고자 한다. 본 논문의 모델은 1,000A 급 전류가 흐를 수 있는 도체를 선정하였으며, 10~1,000A 전류를 인가하였을 때 보빈에 3개의 적층형태로 이루어진 측정코일 모델을 설계하여 유기되는 전압을 측정하여 측정 전류의 정밀도를 비교하고자 한다. 또한 제시한 모델은 유한요소법을 사용하여 코일에 유기되는 전압을 시뮬레이션하고, 시작품을 통해 유기되는 전압파형을 오실로스코프를 이용하여 파형을 측정 하는 실험을 수행하여 제시한 새로운 혼합형 로고스키 코일의 유용성과 전류측정의 정밀성을 검증하고자 한다. This research proposes to develop a new Rogowski Coil to solve the problem of saturating iron-core of the existing transformer. In addition, the new coil can solve the measurement difficulties during the low-current of the existing air-core Rogowski Coil and the problem caused by the increase in the number of turns of the coil. In other words, we propose to develop a new mixed-type Rogowski Coil that mixes iron and air cores. This mixed coil has the advantages of air-core type Rogowski Coil without increasing volume and saturation. It also exhibits sufficient measurement precision even in a low-current range. For the development of the mixed coil, this research selected a conductor through which a class current of 1,000A may flow. When a 10~1,000A current is applied, a measurement coil model composed of three stack types measures an induced voltage to compare the accuracy of the measured current. In addition, the proposed model uses Finite Element Analysis to simulate the voltage induced in the coil and measures the waveform using an oscilloscope for the voltage waveform induced through the prototype. Hence, the proposed mixed-Rogowski Coil"s usefulness and the accuracy of the current measurement are verified by the Finite Element Analysis.

센서리스 위치오차보상기능을 가지고 있는 공기압축기 구동용 영구자석 동기모터의 센서리스 속도제어

김윤현(Youn-Hyun Kim),김솔(Sol Kim) 한국산학기술학회 2018 한국산학기술학회논문지 Vol.19 No.3

본 논문은 무급유식 공기 압축기가 널리 확산됨에 따라 영구자석형 동기 모터를 이용한 고효율 공기 압축기의 센서리스 제어에 관한 논문이다. 공기 압축기는 특성상 위치 센서를 설치하기 어려운 문제를 가지고 있다. 영구자석형 동기모터를 가변속 제어하기 위해서는 회전자의 위치를 파악하기 위한 위치센서가 필수적이다. 따라서 영구자석형 동기모터를 압축기에 활용하기 위해서는 센서리스제어가 필수적이다. 센서리스제어 방식으로 널리 사용되고 있는 역기전력을 통한 위치추정방식은 정지좌표계의 사용으로 인한 위상지연으로 인한 위치오차가 발생하게 되거나, 동기좌표계의 사용으로 인한 과도상태에서 추정역기전력이 오차를 포함하여 발산의 문제 등이 발생되는 문제가 있다. 따라서 본 논문에서는 회전각 추적 관측기를 사용하여 위치와 속도를 추정하고 외란 관측기를 통하여 속도의 리플을 저감시키는 방안을 제시하였다. 프리스케일사의 MPU를 이용하여 실험장치를 구성하고 구현실험을 통하여 제안한 알고리즘의 타당성을 검토하였다. 일정 시점에서 위치오차를 강제로 주더라도 위치보정 값이 위치오차 값을 찾아가며 추정위치가 실제 벡터 위치로 수렴해감을 검증하였다. The sensorless control of high efficiency air compressors using a permanent magnet type synchronous motor as an oil-free air compressor is quite common. However, due to the nature of the air compressor, it is difficult to install a position sensor. In order to control the permanent magnet type synchronous motor at variable speed, the inclusion of a position sensor to grasp the position of the rotor is essential. Therefore, in order to achieve sensorless control, it is essential to use a permanent magnet type synchronous motor in the compressor. The position estimation method based on the back electromotive force, which is widely used as the sensorless control method, has a limitation in that position errors occur due either to the phase delay caused by the use of a stationary coordinate system or to the estimated back electromotive force in the transient state caused by the use of a synchronous coordinate system. Therefore, in this paper, we propose a method of estimating the position and velocity using a rotation angle tracking observer and reducing the speed ripple through a disturbance observer. An experimental apparatus was constructed using Freescale"s MPU and the feasibility of the proposed algorithm was examined. It was confirmed that even if a position error occurs at a certain point in time, the position correction value converges to the actual vector position when the position error value is found.

과전류 차단과 보호협조 성능이 향상된 한류형 COS 퓨즈링크 개발

김윤현(Youn-Hyun Kim),김영주(Young-Ju Kim) 한국산학기술학회 2020 한국산학기술학회논문지 Vol.21 No.3

컷아웃스위치(COS: Cut Out Switch 이하 COS)는 전력계통에서 수용가로 전력을 송배전하기 위해 사용되는 변압기의 입력단에 설치되어 사고전류로부터 변압기를 보호하기 위해 설치되는 보호장치이다. COS는 크게 퓨즈링크와 COS몸체 및 접속부로 구성되어 사고전류시 퓨즈링크의 엘리먼트가 용단되어 사고전류를 차단하는 역할을 한다. COS 퓨즈링크가 용단되어 발생하는 강력한 아크가 화염과 소음을 유발시켜 주변지역 거주자에게 불쾌감 및 공포감을 주며, 아크화염으로 인하여 주변기기의 2차 피해를 유발시킬 수 있다. 본 논문에서는 COS 동작 시 발생되는 아크와 소음 및 보호협조의 문제점을 해결하기 위해 폭발형이 아닌 한류형 COS 퓨즈를 개발하였다. 또한 과전류 차단 기능이 없는 한류형 퓨즈의 단점을 개선하기 위해 퓨즈 엘리멘트, 스트라이커와 COS 퓨즈금구 개발을 통하여 과전류 차단성능의 신뢰성을 향상시켰다. COS의 동작 특성 향상은 퓨즈 엘리멘트의 최적 형상 도출, 스트라이커의 원활한 동작을 위한 동작선의 재질과 두께 및 저항 산정, 그리고 스트라이커와 연계된 하부금구류의 구조 개선을 통하여 수행하였다. 본 연구에서 개발한 COS 퓨즈링크는 공인기관의 시험을 통하여 차단성능과 보호협조 성능을 검증하였다. 시험은 본 연구의 한류형 COS와 기존의 폭발형 비한류형 COS의 비교 시험으로 수행하였다. A Cut Out Switch (COS) is used for line protection and pole transformer protection in power systems. The COS used to protect the pole transformer is installed on the power side of the pole transformer to protect the electric equipment from fault currents. The COS is composed largely of a body and a fuse holder, and when the fault current is energized, the element of the fuse link in the fuse holder is melted to block the fault current. The arc generated when the COS fuse link is blown causes fire and noise, causing discomfort to residents in the surrounding area, and the arc flame can cause secondary damage to the peripheral device. In this study, a current-limiting COS fuse with improved overcurrent blocking performance rather than explosion type was developed to solve the arc and noise problems during COS operation. The overcurrent breaking performance of the current-limiting COS improves the reliability by developing a striker and COS fuse bracket. In addition, this study aimed to verify the performance of the developed current-limiting COS fuse through a test at an authorized institution.

스위치드 릴럭턴스 모터의 직접 토크 제어

김윤현(Youn-Hyun Kim) 전력전자학회 2004 전력전자학술대회 논문집 Vol.- No.-

본 연구는 스위치드 릴럭턴스 모터의 토크 리플저감을 위한 제어 방법으로써 비선형 토크 추정에 의한 직접 토크 제어법을 제안하고 제안된 방법의 유용성에 대하여 실험과 시뮬레이션에 의하여 확인하였다. 또한 직접 토크 제어기법의 핵심인 전류제어의 성능 개선을 위하여 비간섭 전류제어법을 제시하고 그 성능을 검토하였다. 본 연구 결과는 SRM의 응용에 유용하게 이용될 것으로 판단된다.

로프리스 엘리베이터 구동제어기 개발연구

김윤현(Kim, Youn-Hyun) 한국산학기술학회 2012 한국산학기술학회논문지 Vol.13 No.8

본 논문은 로프리스 엘리베이터의 상용화에 앞서 로프리스 엘리베이터 구동제어기의 요구기술과 개발 시의 문제점 및 개선방향을 제시하기 위한 속도제어 연구를 수행하였다. 특히 본 연구에서는 기존 일반적인 PI제어기의 적 용 시 문제점의 도출과 부하옵저버를 사용한 개선된 제어기의 방안에 대해서 중점을 두었으며 연구의 구현을 위하여 로프리스 엘리베이터를 소형시스템으로 제작하고 또한 자체 리니어 속도센서를 제작, 본 시스템에 적용하여 속도제어 시험을 통하여 제어 성능의 정도와 리니어 속도센서의 적용가능성도 검토하였다. 본 연구의 수행 결과 로프리스 엘리 베이터의 실현 가능성을 확인하였으며 구동제어 기술의 만족할 만한 결과를 얻었다. 그러나 향후 상용화를 위해는 속 도센서의 분해능, 승차감을 고려한 추력리플의 저감 문제, 정밀 구조물의 제작 및 조립 등 지속적인 개선연구도 요구 되었다. This paper introduced a previous study which suggest ways to improve problems of drive control system of Ropeless Elevator when developing prior to commercialization of Ropeless Elevator. In particular, this study also manufactured motor, linear speed sensor and the miniature systems to study the implementation of the Ropeless Elevator drive. This study examined the problem of conventional PI controller through the speed control test and focused on the advanced controller based on disturbance observer for Ropeless Elevator drive. The results of this study confirmed the feasibility of the Ropeless Elevator and showed the satisfactory results of drive control techniques. This study also extracted many more problems that still need to be improved in the future for commercializing such as the sensor, high-performance controller, precision structures, safety devices and so on.

LCD 구동 Backlight Inverter용 변압기의 설계방법과 특성 분석

김윤현(Youn-Hyun Kim),이민명(Min-Myung Lee),이주(Ju Lee) 대한전기학회 2005 대한전기학회 학술대회 논문집 Vol.2005 No.7

자기부상열차 추진용 리니어모터 효율향상 설계연구

김윤현(Youn-Hyun Kim),김기찬(Ki-Chan Kim) 대한전기학회 2016 전기학회논문지 Vol.65 No.4

In this paper, effective design method of linear induction motor(LIM) for Maglev is proposed in order to maximize system efficiency of Maglev. For the high system efficiency of Maglev, it is important to minimize weight of traction motor. Light weight design by changing materials of core and winding is conducted without changing volume of LIM. For the silicon steel core of primary part for magnetic flux path, iron-cobalt alloy steel with high magnetic saturation characteristic compared to silicon steel is suggested. Moreover, aluminium winding with light weight instead of copper winding is wounded in the widen slot area due to the high magnetic saturation level. For the verification of performance of proposed model, the characteristics are analyzed by using finite element method(FEM).

최소차원 확장형 상태관측기에 의한 제어형 영구자석 자기 부상 시스템의 제로전력 부상 제어

金倫賢(Youn-Hyun Kim),김솔(Kim Sol),李柱(Ju Lee) 대한전기학회 2002 전기학회논문지 B Vol.51 No.9

반복과전류에 의한 퓨즈 엘리먼트의 용단특성에 관한 연구

김윤현(Youn-Hyun Kim) 한국조명·전기설비학회 2010 조명·전기설비학회논문지 Vol.24 No.2

본 논문은 고압용 전류제한 퓨즈의 열화 요인으로 작용되는 반복과전류에 의한 퓨즈 엘리먼트의 용단특성을 시험을 통하여 분석 및 규명하였다. 반복과전류에 의한 열화 진행 속도를 규명하기 위하여 엘리먼트노칭 형상별 열 해석을 수행하였으며 판형, 환형의 다양한 시험용 엘리먼트의 형상을 설계, 제작하여 이를 기중상태 및 규사충전상태의 소호제 유무에서 부하율을 조정하여 반복과전류 시험을 통한 용단특성을 분석, 수명과의 관계를 예측할 수 있는 자료를 제시하였다. 본 논문의 시험을 통하여 반복과전류에 의한 소호제와의 마찰로 퓨즈 엘리먼트의 변형 및 단면의 감소와 반복응력으로 인한 균열이 발생하여 퓨즈 반복횟수에 따른 수명을 단축시키는 문제점의 도출과 엘리먼트 노칭 형상에 따라서 용단 특성이 차이가 있음을 알 수 있었다. 본 논문의 결과물은 재료의 마찰과 반복 전류의 부하율에 따른 반복 수명과의 상관관계에 관한 내용으로 고압용 전류제한 퓨즈의 성능 향상 개선을 위한 설계 시 중요한 기초 자료로 활용되리라 기대된다. This paper propose analysis and examination of the melting characteristic of fuse elements by repeating overcurrent as a depletion factor of high pressure current limiting fuse through test following existence and nonexistence of extinction material and various configuration of elements. To examine deterioration progress rate by repeating overcurrent we analyzed heat for various element notching configuration, designed plate type, ring type element and estimated the relationship with life span by analyzing breaking characteristic through repeating overcurrent test with adjusting load factor at Silicon Dioxide(SiO2) filled state or in air. A Crack by repeat stress, decrease of section and transformation by friction with extinction material by repeating overcurrent causes a problem which shortens life span based on fuse repeating frequency. Since the contents of this paper might be useful to research the correlation between friction of materials and repeating life span based on load factor of repeating current, the quality of product would be improved through solution of the problem.

LCD 구동 Backlight Inverter용 변압기의 설계 방법과 특성 분석

金倫賢(Youn-Hyun Kim) 대한전기학회 2006 전기학회논문지 B Vol.55 No.7

This paper presents the design scheme of transformer for backlight inverter and discuss the characteristics related to its design, including driving inverter. A few studies have so far been made at design and characteristics analysis of transformer. Therefore, this paper manages the presentation of the advisable design methodology of transformer for backlight inverter supplying CCFL. To verify the proposed method, this paper accomplishes the analysis by FEM coupled with circuit and finally shows that the proposed design method is very useful.