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고속 발전기 직접 구동 방식의 터보 제너레이터 시스템 개발
盧民植,朴勝燁 대한전자공학회 2003 電子工學會論文誌-SC (System and control) Vol.40 No.11
This paper presents results of the development of the turbo generator system with structure which is HSG(High Speed Generator) installed directly to gas-turbine engine. Turbo generator with a high speed motor-generator directly has many advantages aspects of weight, size, lubrication system and complexity of the system compared of conventional turbo generator system with a gear box. But because of direct high speed operation of the high speed generator, we have to need stable high speed motor driving algorithm for perfect engine ignition when engine start. Also we have to need the design of the power conditioning unit(PCU) for converting high speed AC output power to conventional AC power or needed DC power. 본 연구에서는 고속 발전기를 고속의 가스 터빈 엔진에 직결 장착한 터보 제너레이터 시스템의 개발 연구결과를 보인다. 고속 발전기를 직결 장착한 터보 제너레이터 시스템은 터보 샤프트 발전 시스템에 비하여 무게, 크기, 윤활 시스템, 시스템의 복잡성 측면에서 많은 장점을 가지고 있다. 그러나 고속 회전체 시스템의 직접 운전에 따른 안정된 고속 제너레이터의 설계, 가스 터빈 엔진의 시동 시의 신뢰성 있는 점화를 위한 고속 모터 구동 알고리즘 구현, 고 주파수의 출력 전력을 상용 교류전력 혹은 필요한 직류 전력를 얻기 위한 전력 변환 장치의 설계를 요구한다.
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병렬제어를 적용한 8kW급 영전압/영전류 풀 브릿지 DC-DC 컨버터 개발
노민식 전력전자학회 2007 전력전자학회 논문지 Vol.12 No.5
In this paper, development of the 8kW parallel module converter is presented. For a effective configuration of FB-PWM converter, this paper proposes 4-parallel operation of 2 kw-module. FB converter of 2-kW module is controlled by phase shift PWM and in order to achieve ZVZCS, the simple auxiliary circuit is applied in secondary side. In order to achieve ZCS, control logic for auxiliary circuit operation is designed to reset the primary current during free-wheeling period. For output current sharing of 4-modules, the charge control is employed. The charge control logic is designed with phase shift PWM logic. Voltage controller is implemented by using DSP(TMS320LF2406) with A/D conversion data of the output current and voltage of each module. The developed converter is installed in PCU(Power Conditioning Unit) for HSG(High Speed Generator) in a vehicle and health monitoring system is implemented for vehicle operation test. Finally, performance of the developed converter is proved under practical operation of HSG. 본 논문에서의 병렬제어를 이용한 8kW급 대용량 영전압/영전류 풀 브릿지 DC-DC 컨버터의 개발 결과를 보인다. 본 논문에서는 효율적인 시스템 구성을 위해 4-병렬 단위 모듈 운전을 제안한다. 각 단위모듈은 위상 천이 풀 브릿지를 채택하고, ZVZCS 운전을 위해 간단한 보조 회로를 2차측에 추가하였다. ZCS를 위한 보조 회로 동작 로직은 환류 모드 구간에서 1차측 전류를 제거하도록 구현하였다. 또한 병렬 운전시의 출력 전류의 균등 제어를 위해 위상천이로직을 활용한 Charge Control 방식을 적용하였다. 전압 제어기는 DSP TMS320LF2406을 활용하여 4 모듈의 출력전류 및 출력전압을 A/D로 입력받아 구현하였다. 개발된 컨버터는 차량에 설치되는 고속 발전기용 전력 변환기에 장착되었으며, 구축된 모니터링 시스템으로 고속 발전기의 실제 운전 조건에서 데이터를 획득하여, 분석을 통해 그 성능을 입증하였다.
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노민식,박승엽 전력전자학회 2004 전력전자학회 논문지 Vol.9 No.1
The starter of the turbo generator is composed of a high speed generator(HSG), an inverter and a boost converter instead of a gearbox, a DC motor and a low-voltage battery in the starter of the turbo shaft generation system. Because turbo generator is needed a high speed motoring at start-up, high speed generator has a low leakage inductance and inverter need a high DC link voltage. In this study, for developing the starter of a turbo generator, a boost converter with a high capacity was developed to convert high voltage from a low battery voltage. And for controlling a high frequency current to be injected to a motor winding with a low leakage inductance, the inverter with a high precision and a high speed operation was designed and for a stable ignition, the starting algorithm of a turbo generator was proposed. Turbo generator was started by the starter developed to verify the performances. 터보 제너레이터의 시동기는 터보 샤프트 발전 시스템 시동기의 구성인 기어박스, DC 전동기, 저 전압 축전지를 대신하여 고속 발전기, 인버터 그리고 승압기로 구성된다. 터보 제너레이터는 시동 시 고속 회전이 요구되어 고속 발전기는 수십 의 낮은 누설 인덕턴스를 가지며, 인버터는 높은 전압의 DC link 전압이 필요하다. 본 연구에서는 시동기 구현을 위해 축전지 전압을 높은 전압으로 승압하는 대 용량 승압기를 개발하였다. 그리고 낮은 누설 인덕턴스를 갖는 전동기 권선에 높은 주파수의 전류 제어를 위해 정밀 고속 연산을 수행하는 인버터 드라이버의 설계와 안정된 점화를 위한 터보 제너레이터의 시동 알고리즘을 제안하였다. 또한 개발한 시동기로 터보 제너레이터의 시동을 수행하여 성능을 확인하였다.
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Dynamic Accuracy Improvement of a MEMS AHRS for Small UAVs
노민식,강범수 한국정밀공학회 2018 International Journal of Precision Engineering and Vol.19 No.10
Nowadays, unmanned aerial vehicles are widely used for various applications, with their sizes progressively decreasing as avionics are miniaturized. The development of microelectromechanical system (MEMS) technology has enabled miniaturization of avionics via application of the MEMS inertial measurement unit (IMU) to navigation sensors such as the attitude heading reference system (AHRS). However, perturbation or acceleration is known to cause low accuracy in the MEMS AHRS, which incorporates a critical sensor. Thus, in this paper, a method is proposed to improve the dynamic accuracy of a MEMS AHRS when an aircraft accelerates. The attitude calculations implement a quaternion method. The attitude correction of the AHRS algorithm entails the use of a Kalman filter, which is modified to improve the dynamic accuracy of the AHRS by adjusting the measurement noise covariance of the filter to change according to the maneuvering condition. The performance of the proposed algorithm was evaluated via simulation. For the simulation, actual flight data were acquired via a storage device that synchronizes the output of the reference sensor — a GPSaided AHRS — and the IMU. Simulation of the proposed algorithm demonstrates that the proposed attitude estimation method yields results that are similar to the output of the reference sensor.
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고속 발전기 직접 구동 방식의 터보 제너레이터 시스템 개발
노민식,박승엽 대한전자공학회 2003 電子工學會論文誌-SC (System and control) Vol.40 No.6
This paper presents results of the development of the turbo generator system with structure which is HSG(High Speed Generator) installed directly to gas-turbine engine. Turbo generator with a high speed motor-generator directly has many advantages aspects of weight, size, lubrication system and complexity of the system compared of conventional turbo generator system with a gear box. But because of direct high speed operation of the high speed generator, we have to need stable high speed motor driving algorithm for perfect engine ignition when engine start. Also we have to need the design of the Power conditioning unit(PCU) for converting high speed AC output power to conventional AC power or needed DC power. 본 연구에서는 고속 발전기를 고속의 가스 터빈 엔진에 직결 장착한 터보 제너레이터 시스템의 개발 연구결과를 보인다. 고속 발전기를 직결 장착한 터보 제너레이터 시스템은 터보 샤프트 발전 시스템에 비하여 무게, 크기, 윤활 시스템, 시스템의 복잡성 측면에서 많은 장점을 가지고 있다. 그러나 고속 회전체 시스템의 직접 운전에 따른 안정된 고속 제너레이터의 설계, 가스 터빈 엔진의 시동 시의 신뢰성 있는 점화를 위한 고속 모터 구동 알고리즘 구현, 고 주파수의 출력 전력을 상용 교류전력 혹은 필요한 직류 전력을 얻기 위한 전력 변환 장치의 설계를 요구한다.
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