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커플드 인덕터기반의 계통 연계형 Ćuk CCM 인버터의 동적 모델링과 제어기 설계
김상오(Sang-Oh Kim),한병철(Byeongcheol Han) 대한전기학회 2022 전기학회논문지 Vol.71 No.1
This paper presents a dynamic modeling and controller design for a grid-connected Ćuk continuous conduction mode (CCM) inverter with a coupled inductor. The primary- and secondary-side inductors of the conventional Ćuk converter are integrated into one coupled inductor in the presented Ćuk CCM inverter, and it reduces the number of passive components. To make the Ćuk CCM inverter with a coupled inductor connected with the grid utility, an output current controller should be designed appropriately. However, the output current control of the presented Ćuk inverter is difficult due to the existence of the right-half plane (RHP) zeros in its transfer function. To solve the problem, a dynamic model of the Ćuk CCM inverter with a coupled inductor is developed and a repetitive controller (RC) coupled with feedback and feedforward controllers is applied to this inverter. A practical design guideline is also presented to select control parameters. Experimental results using a 200-W prototype demonstrate the acceptable performance of the proposed controller.
DC Bias 특성을 고려한 플라이백 변압기 손실 최적화에 대한 연구
안현상(Hyun-Sang Ahn),한병철(Byeongcheol Han) 대한전기학회 2021 대한전기학회 학술대회 논문집 Vol.2021 No.10
변압기는 플라이백 컨버터의 대부분의 손실을 차지하고 있다. 일반적으로 변압기 철손 계산 시 Steinmetz Equation을 이용하는데, 이 식은 변압기의 DC Bias 특성을 고려하지 않고 있다. 따라서 실제 변압기 설계 시 철손에 의한 손실 오차가 발생하여 최소 손실을 가지는 변압기 설계가 어려 울 수 있다. 그리고 철손 증가 시 변압기의 코어 사양 대비 손실 증가로 발열 상승에 따른 자속 포화 현상도 발생할 수 있다. 본 연구에서는 DC Bias 특성을 고려한 플라이백 컨버터 변압기 설계 방법을 제안하고 이를 통해 최소 손실을 가지는 변압기를 설계한다. 에어컨 실내기용 10W급 플라이백 컨버터를 설계하여 실제 변압기 손실 비교 분석하여 제안된 변압기 설계 방법을 검증하도록 한다.
에어컨 컴프레서 인버터 드라이브의 주변 부품 발열을 고려한 IPM의 온도 예측 모델에 관한 연구
권민재(Minjae Kwon),박찬수(Chansoo Park),박동민(Dongmin Park),한병철(Byeongcheol Han) 대한전기학회 2021 대한전기학회 학술대회 논문집 Vol.2021 No.10
IPM need to predict accurate temperatures in order to ensure reliability as power semiconductors that are often used in inverter drive. In this paper, we propose a more accurate temperature prediction method for IPM used in compressor inverter drive in window air conditioners. First, IGBT in IPM was modeled based on datasheet-based information, and then the loss value was calculated under the actual conditions in which the drive was driven. The next calculated loss value was used as a heat source for IPM, and the effects of heat generated by IPM peripheral components and PCB were also considered, and the temperature of IPM was predicted using FEM analysis. The predicted temperature results were compared with the actual measured results to validate the validity of the proposed method. We expect to enable a more reliable and efficient design by predicting the temperature of IPM in advance when designing an inverter drive.