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윤석택,오시환,김진희,Yun, Seok-Taek,O, Si-Hwan,Kim, Jin-Hui 한국천문학회 2012 天文學會報 Vol.37 No.2
위성의 전력시스템은 시스템 단계에서부터 수명 및 임무조건에 직접적으로 영향을 주도록 설계가 이루어진다. 최근 우주산업의 발전과 더불어 여러 위성들이 개발 및 계획되면서 다양한 부하 조건, 소형화, 박형화에 대한 수요도 증가하고 있다. 일반적으로 공진형 변압기는 비공진형 변압기에 비해 높은 전압 변환 비를 통해 다양한 부하조건을 만족시킬 수 있는 장점으로 소형화가 가능하고, 절연 구성 및 ZVS, ZCS를 통한 효율 증가가 상대적으로 쉬운 특성을 지니고 있다. 하지만, 공진 특성으로 인해 안정적인 구동을 위해서는 추가적인 회로구성 및 안정화 하기위한 제어기의 설계가 필수적으로 요구된다. 본 논문에서는 공진형 컨버터와 비공진형 구조에 따른 특성을 분석하고 다양한 구동 조건에 따른 설계의 장단점을 분석하여 공진형 변압기를 이용한 위성전력변환장치 설계 및 제어의 가인라인을 제시하였다.
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저궤도 위성의 저 전압 변환장치를 위한 보호회로 설계 방안 연구
윤석택,박정언,박성우 한국항공우주학회 2015 한국항공우주학회 학술발표회 논문집 Vol.2015 No.11
저궤도위성의 저 전력 변환장치는 위성의 신뢰성 및 오류 발생 시 다른 장치들로의 오류 확산 방지를 위해 여러 보로 회로의 설계를 포함하여 설계가 이루어진다. 이런 한 설계 중에서 전력 오류 방지를 대비하기 위해서는 under voltage 및 over current를 감지하여 관련 오류의 확산을 방지하는 설계가 일반적이다. 이러한 보호회로 설계는 다중 전력 변환 장치를 병렬로 연결하여 사용하게 되는 모듈에서는 비용 및 여러 설계 제약으로 인해 under voltage 및 over current를 앞단 및 뒷단에 한 개씩 설계가 이루어지는 것이 보통이다. 즉 앞단에 under voltage 회로가 포함되면 뒷단에서는 over current회로가 설계 된다. 본 논문에서는 모델링을 통한 분석으로 보호회로 설계의 타당성을 확인 하고, 보호회로 배치를 위한 가이드라인을 제시 하였다. Satellite power system is critical for mission design and survival operation. Accordingly power conversion circuit has to stable design and protect to power failure mode. usually under voltage and over current protection are considered to prevent failure propagation. however, the limitation of cost, envelope and complexity, the protection method are excreted to trade off analysis. In this paper present all state solution for 2nd stage low voltage converter by using Extended Describing Function (EDF) modelling. By using EDF output impedance modelling, we passible to select protection method. Consequently, we verify passible protection method for low voltage converter for low earth orbiting satellite.
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저궤도 위성의 배터리를 이용한 출력 전력 필터 설계 방안 분석
윤석택,양정환,박정언 사단법인 한국위성정보통신학회 2017 한국위성정보통신학회논문지 Vol.12 No.4
저궤도 위성의 배터리는 일반적으로 임무 및 식 구간에서의 부족한 전력 공급을 위해서 사용 되며, 버스 전압에 연결되어 있는 경우출력 필터의 일부 기능을 담당하게 된다. 따라서 배터리의 주요 설계 요인은 전력 요구 분석을 통해 에너지 균형조건을 맞추기 위한설계가 일반적이고, 배터리를 이용한 출력 전력 필터의 역할은 설계의 요인에 포함 되지 않는다. 하지만, 배터리는 전력 공급의 역할이외에도, 출력 전류의 변동이 극심하거나, 주기적으로 일정한 출력 변동을 발생하는 로드 등에 대한 필터 역할로써도 사용이 가능하다. 출력 커패시터를 배터리로 대체 할 경우 inrush 전류의 감소 및 추가적인 보호회로의 설계의 불필요 등의 장점을 가지고 있다. 배터리를 위성의 전력 공급을 위한 목적으로 사용하는 경우에는 전력 요구 분석을 통한 설계가 타당하나, 출력 로드 변동에 따른영향을 줄이기 위해 필터로써 배터리를 사용하는 경우에는 사이즈 및 임피던스에 대한 추가적인 분석이 요구 된다. 따라서 본 논문에서는 저궤도 위성에서의 출력 전력 필터로 배터리를 이용한 설계 방안 및 성능 분석을 수행 하였다. .
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EDF 모델링을 이용한 저궤도위성 다중 출력 컨버터 설계 및 검증
윤석택,양정환 통신위성ㆍ우주산업연구회 2012 한국위성정보통신학회논문지 Vol.7 No.2
위성의 전력 시스템은 전력의 생산, 변환 및 분배를 담당하는 주요한 시스템으로, 임무 수명뿐 아니라 임무 횟수, 시기 등의 설계에 사용된다. 이중 전력의 변환을 담당하는 변압기의 부하와 입력 조건에 따라 안정화 설계가 이루어 져야 하지만, 실지 궤도상에서 Test 및 check-out을 진행할 수 없는 특성으로 다양한 입출 조건 변화에 대한 성능 및 안전성을 확인하기위한 방법이 요구된다. 일반적으로 위성 컨버터는 다양한 부하 조건에 따라 설계되므로, 부피 및 설계의 효율성을 위해 다중 출력 및 여러 개의 stage를 거쳐서 전력 변환이 이루어지게 된다. 하지만, 이로 인해 분석에 많은 어려움을 지니게 되어 직관적인 회로의 파악은 쉽지 않게 된다. 또한 일반적인 분석으로는 모든 상태 방적식의 해를 구하기 쉽지 않아서 실제 운용 시에 가해질 수 있는 소자에 대한 영향성에 대한 분석이 힘들 수 있게 된다. EDF model은 fundamental 주파수 분석을 통해 모든 소자에 대한 분석이 가능한 방법이며 multi-stage의 경우에도 입력 모델링으로 한꺼번에 1st stage와 2nd stage의 분석이 가능한 방법이다. 본 논문에서는 EDF 방법을 통한 modeling과 시뮬레이션 modeling을 비교하여 적용의 타당성을 분석하고, 이를 통해 제어기를 설계하여 multi-stage 컨버터의 직관적인 회로 분석이 가능함을 확인 하였다.
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윤석택 통신위성ㆍ우주산업연구회 2011 한국위성정보통신학회논문지 Vol.6 No.2
위성은 효용성 증가로 지속적인 발전를 거치며 여러 종류의 위성이 개발 및 계획이 진행되고 있으며, 여러 가지 필수적인 시스템을 포함하고 있다. 이중 전력 공급 시스템은 위성의 수명에 직접적인 영향을 가지고 있으며, 다양한 요구에 맞게 설계가 이루어 져야 하는 특성을 지니고 있다. 따라서 위성의 설계 요구조건에 부합하는 전압 변압기의 설계 및 안정한 제어가 요구된다. 일반적으로 저궤도 위성의 전력 변환은 각 모듈 및 부하에 따라 여러 단계를 거쳐 전달하게 된다. 이러한 다양한 단계의 전력 변환에 대한 분석 및 이를 반영한 설계는 복잡성으로 인해 쉽게 파악하기 힘든 특성을 가지게 된다. 본 논문에서는 간결 화된 일반화 모델링을 통한 대신호, 소신호분석으로 정 전압 변압기 설계 및 안정화 제어를 위한 방안을 제시한다.
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저궤도 위성의 운용에 따른 휠 밸러스트 회로 영향성 분석
윤석택,원영진,이진호,김진희 한국우주과학회 2010 한국우주과학회보 Vol.19 No.1
저궤도 위성의 주요 부하는 대부분 잉여성을 지니게 설계되며, 위성 본체의 전압 및 전류의 변화에 대한 보호를 위해 밸러스트 회로가 추가적으로 요구 될 수 있다. 이중 휠은 위성의 기동에 사용되는 대용량 부하로 안정화를 위해 밸러스트회로의 설계가 추가적으로 필요하다. 이 논문에서는 이를 위해 위성의 운용상 발생할 수 있는 본체 전압의 Transition 조건 및 밸러스트회로의 모델링 분석을 진행하였으며, 모의실험을 위한 시뮬레이션 프로그램은 Matlab/silulink 및 PSIM을 이용하였다. 최종적으로 본체 전압의 변동 조건을 Inrush, Major/minor 및 Step/Frequency 부하 변동으로 나누었고, 2-port 모델링을 통해 밸러스트 회로의 구성 및 외란에 따른 영향성을 분석하고, 시뮬레이션을 통하여 검증 하였다.
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Stabilization Converter Design and Modeling of LEO Satellite Power Systems
윤석택,원영진,이진호,Yun, Seok-Teak,Won, Young-Jin,Lee, Jin-Ho Korea Society of Satellite Technology 2010 한국위성정보통신학회논문지 Vol.11 No.1
위성 산업은 상업적 군사적 유용성 등의 특성으로 인해 지속적인 발달이 이루어져 왔다. 이중에서도 위성의 전력 시스템은 위성의 수명에 직접적인 관련을 가지고 있으며, 실제 궤도상에서의 Test가 불가능한 특성을 보인다. 또한 저궤도 소형위성은 전력에 민감하므로, 효과적인 전력의 안정화 및 신뢰성 향상은 중요한 문제이다. 일반적으로 저궤도 위성의 전력은 각 부하의 특성에 따라 변환 및 제어가 이루어진다. 따라서 저궤도위성의 전력 시스템은 일반적으로 여러 단계의 전력 변환을 거치게 되므로, 신뢰성 향상을 위한 1차 및 2차 혹은 그 이상 단계의 Converter의 일반화 모델링 및 안정화를 위한 제어기 설계 및 외란에 의한 영향성의 분석이 요구된다. 본 논문에서는 저 궤도 위성 전력계 시스템의 전력 변환을 위한 Converter의 일반화 모델링을 통해 안정화 설계를 위한 파라미터를 추정하고 이를 통한 신뢰성 향상 및 최적 제어 방법에 대해 알아보기로 한다. Satellites industry has been developing with the commercial and military needs. Because power system of satellite is very important to survival operation and hard to test, increasing reliability is very critical. Due to LEO small satellites are very sensitive to power system, effective stabilization control is important. Therefore, this paper introduce methods for general modeling of power converting system which it can be used design of controller and analysis of external disturbance influences. In conclusion, a modeling of LEO small satellites power converting system and a possible guide line to design reliable controller which optimizing power converters of LEO small satellite are generated.
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저궤도 위성의 전력 시스템 안정화를 위한 모델링 및 제어
윤석택,원영진,이진호 통신위성ㆍ우주산업연구회 2010 한국위성정보통신학회논문지 Vol.5 No.2
위성 산업은 상업적 군사적 유용성 등의 특성으로 인해 지속적인 발달이 이루어져 왔다. 이중에서도 위성의 전력 시스템은 위성의 수명에 직접적인 관련을 가지고 있으며, 실제 궤도상에서의 Test가 불가능한 특성을 보인다. 또한 저궤도 소형위성은 전력에 민감하므로, 효과적인 전력의 안정화 및 신뢰성 향상은 중요한 문제이다. 일반적으로 저궤도 위성의 전력은 각 부하의 특성에 따라 변환 및 제어가 이루어진다. 따라서 저궤도위성의 전력 시스템은 일반적으로 여러 단계의 전력 변환을 거치게 되므로, 신뢰성 향상을 위한 1차 및 2차 혹은 그 이상 단계의 Converter의 일반화 모델링 및 안정화를 위한 제어기 설계 및 외란에 의한 영향성의 분석이 요구된다. 본 논문에서는 저 궤도 위성 전력계 시스템의 전력 변환을 위한 Converter의 일반화 모델링을 통해 안정화 설계를 위한 파라미터를 추정하고 이를 통한 신뢰성 향상 및 최적 제어 방법에 대해 알아보기로 한다.
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