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차세대 전력반도체 SiC MOSFET의 스위칭 특성 및 효율에 관한 연구
최원묵,안호균,Choi, Won-mook,Ahn, Ho-gyun 한국정보통신학회 2017 한국정보통신학회논문지 Vol.21 No.2
Recently, due to physical limitation of Si based power semiconductor, development speed of switching power semiconductors is falling and it is difficult to expect any further performance improvements. SiC based power semiconductor with superior characteristic than Si-based power semiconductor have been developed to overcome these limitations. however, there is not method to apply for real system. Therefore, suggested the feasibility and solution for SiC-based power semiconductor system. design to 1kW class DC-DC boost converter and demonstrated the superiority of SiC MOSFET under the same operating conditions by analyzing switching frequency, duty ratio, voltage and current, and comparing with Si based power semiconductor through experimental efficiency according to each system load. The SiC MOSFET has high efficiency and fast switching speed, and can be designed with small inductors and capacitors which has the advantage of volume reduction of the entire system. 최근 Si기반 전력반도체의 물성적 한계로 인해 스위칭 반도체의 발전 속도가 떨어지고, 더 이상의 성능향상을 기대하기 어려운 실정이지만 Si기반보다 우수한 물성을 가진 SiC 기반 전력반도체가 개발되고 있다. 하지만 실제 시스템에 적용하기 위해서는 아직 뚜렷한 방법이 제시되지 못하고 있다. SiC기반 전력반도체의 시스템 설계에 대한 타당성과 솔루션을 제안하기 위하여, 1kW급의 DC-DC컨버터를 설계 및 제작하고 스위칭 주파수, 듀티비, 전압, 전류의 변화 조건 속에서 Si기반 전력반도체와 실험을 통해 비교 분석하였다. 각 시스템 부하별 입․출력을 통한 효율을 분석 및 Si MOSFET 대비 SiC MOSFET의 우수한 스위칭 성능을 확인하였고, 이를 통해 동일한 구동 조건에서 SiC MOSFET의 우수성을 검증하였다.
외란관측기와 슬라이딩 모드 제어기를 이용한 영구자석 동기전동기의 강인제어
이윤규,안호균,윤태성,곽군평,박승규,Lee, Youn-kyu,Ahn, Ho-gyun,Yoon, Tae-sung,Kwak, Gun-pyong,Park, Seung-kyu 한국정보통신학회 2015 한국정보통신학회논문지 Vol.19 No.7
Many robust controllers have been studied but most are considered in the theoretical point of view and can be used for only specific systems. So, in this paper, a more practical robust controller is proposed based on SMC(sliding mode control) and disturbance observer. The integral sliding mode is used to eliminate the reaching phase and minimizes the steady-state error, and the disturbance observer reduces the chattering due to the switching input for the bounded disturbances. The inevitable chattering of SMC is also removed by replacing the sign function with dead-zone function. The proposed controller has the improved steady-state error and robustness compared to PID controller. 불확실성에 강인한 제어기에 대한 연구는 활발하지만 대부분의 연구들은 제어 이론의 효용성을 검증하기 위한 실험 수준에 머무르거나 특정한 전용시스템에만 구현되고 있어 범용성을 가지는 상용화된 제품에는 적용되지 못하고 있다. 따라서 본 논문에서는 슬라이딩모드제어기와 외란관측기를 이용한 보다 실용적인 강인한 제어기를 제안하였다. 도달시간을 제거하고 정상상태오차를 최소화하기 위해 적분슬라이딩모드를 이용하였고, 외란관측기를 적용하여 스위칭 입력의 채터링을 감소시켰다. 또한 아직까지 남아있는 채터링은 데드존 함수를 이용함으로써 완전히 제거하였다. 제안된 제어기는 PID제어기에 비해 개선된 정상상태 오차와 강인성을 보인다.
T-S 퍼지를 사용한 유도전동기의 가중적분 H<sub>∞</sub> 제어
김민찬,박승규,윤태성,곽군평,안호균,Kim, Min-Chan,Park, Seung-Kyu,Yoon, Tae-Sung,Kwak, Gun-Pyong,Ahn, Ho-Gyun 한국정보통신학회 2013 한국정보통신학회논문지 Vol.17 No.6
본 논문은 유도전동기의 제어에 있어서 성능향상을 위하여 가중치를 도입한 새로운 적분제어기법을 제안하여 $H_{\infty}$ T-S 퍼지제어기와 함께 사용하였다. $H_{\infty}$ T-S퍼지제어기는 유도전동기의 비선형성과 강인성을 위하여 사용되었고 가중치를 도입한 적분제어기는 추적문제를 조정기문제로 바꾸어 줌과 동시에 제어성능을 향상시키기 위해서 사용되었다. $H_{\infty}$ T-S퍼지제어기는 국부선형모델을 기반으로 구해지는 국부선형제어기 들의 선형결합으로 구성되며 각각의 국부 선형제어이득들은 LMI(Linear Matrix Inequlity)를 이용하여 계산된다. 본 논문에서는 가중치에 따라 결정되는 다양한 LMI해의 선택을 가능하게 함으로써 제어성능을 향상시켰다. This paper proposes a new $H_{\infty}$ T-S fuzzy controller with a novel integral control for induction motors which have nonlinear dynamics. The $H_{\infty}$ T-S fuzzy controller is used for the nonlinearity and robustness and weighted integral is used for tracking problem and control performance. A T-S Fuzzy controller is the fuzzy combination of local linear controllers considering the overall stability, and LMI(Linear Matrix Inequlity) is used for determining the gains of linear controllers. The tracking problem of an induction motor is changed into regulator problem by introducing the integral control technique with weighting factor, diminishing the conservatism of $H_{\infty}$ T-S fuzzy controller.
안종건(Jong-Keon Ahn),박승규(Seung-Kyu Park),안호균(Ho-Gyun Ahn) 전력전자학회 2001 전력전자학술대회 논문집 Vol.2001 No.7
This paper presents a study on successive approximation measurement of mechanical parameters for motor control system. At the first step of servo system installation, control system gain tuning is troublesome work. Recently, autotuning method of motion controller for motor drive system is based on parameter measurement and identification.<br/> On the case of first order mechanical system (mechanical parameters are modified by simple inertia and friction), it is necessary for good response to get the accurate measurement or identification of the mechanical parameters .<br/> In this paper, novel method applies the binary successive approximation measurement to the inertia and friction coefficient. Computer simulation and experiment for the proposed method will show verification of accuracy and usefulness.
적응 $H_{\infty}$ 제어기의 설계에 관한 연구 - 다항식 접근방법
김민찬,박승규,김태원,안호균,Kim, Min-Chan,Park, Seung-Kyu,Kim, Tae-Won,Ahn, Ho-Gyun 대한전기학회 2002 전기학회논문지 D Vol.51 No.4
This paper presents a $H_{\infty}$ robust controller with parameter estimation in polynomial approach. For good performance of a uncertain system, the parameters are estimated by RLS algorithm. The controller minimizes the sum of $H_{\infty}$ norm between sensitivity function and complementary sensitivity function by employing the Youla parameterization and polynomial approach at the same time. A numerical example and its simulation results are given to show the validity of the proposed controller.
SVM을 이용한 $H_{\infty}$ 제어의 강인성 향상에 관한 연구
김민찬,윤성식,박승규,안호균,곽군평,윤태성,Kim, Min-Chan,Yoon, Seong-Sik,Park, Seung-Kyu,Ahn, Ho-Gyun,Kwak, Gun-Pyong,Yoon, Tae-Sung 한국정보통신학회 2008 한국정보통신학회논문지 Vol.12 No.2
본 논문에서는 SVM(Support Vector Machine)을 이용하여 공칭 시스템의 동특성을 갖는 슬라이딩 평면 설계기법을 제안한다. 전형적인 슬라이딩 모드에서 슬라이딩 평면의 차수는 시스템의 차수보다 낮은 차수를 갖기 때문에 슬라이딩 평면은 $H_{\infty}$ 제어기의 동특성을 가질 수 없다. 그러므로 이 문제를 해결하기 위해서는 추가적인 상태들이 정의되어야 한다. 본 논문에서는 추가적인 상태를 정의하지 않고 SVM을 이용하여 공칭 시스템의 동특성을 가질 수 있는 슬라이딩 평면의 설계기법을 제안한다. 이 설계기법은 먼저 $H_{\infty}$ 제어기에 의해서 제어되는 공칭시스템의 상태들 간에 SVM을 이용하여 그 관계를 정립하며. 이를 바탕으로 새로운 슬라이딩 평면을 설계하며 이 평면은 $H_{\infty}$ 제어 시스템 특성을 가진다. 그 결과 파라미터 불확실성이 존재하더라도 제안된 제어기는 $H_{\infty}$ 제어기에 의해서 제어되는 공칭 시스템의 동특성을 가질 수 있다. This paper proposes a new sliding surface which can have the same dynamics of nominal system based on SVM(Support Vector Machines). The conventional sliding mode control can not have the properties of $H_{\infty}$ controller because its sliding surface has lower order dynamics than the original system. The additional states must be used to solve this problem. However, The sliding surface of this paper can have the dynamics of $H_{\infty}$ control system by using support vector machines without defining any additional dynamic state. By using SVM, the property of $H_{\infty}$ control system can be estimated as a relationship between the states. With this relationship, a new sliding surface can be designed and have $H_{\infty}$ control system properties. As a result, in spite of the parameter uncertainty, the proposed controller can have the same dynamic of nominal system controlled by $H_{\infty}$ controller.