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하기만(K.M. Ha),이성근(S.K. Lee),김윤식(Y.S. Kim) 한국마린엔지니어링학회 2006 한국마린엔지니어링학회 학술대회 논문집 Vol.2006 No.-
In this paper, hardware design and implementation of digital controller for the High Precision Digital Power Supply (HPDPS) based on Digital Signal Processor (DSP) and Field Programmable Gate Array (FPGA) is presented. Developed digital controller is composed of high resolution Digital Pulse Width Modulation (DPWM) and high resolution analog to digital converter circuit with anti-aliasing filter. And Digital Signal Processor (DSP) has the capability of a few micro-second calculation time for one feedback loop. 32-bit DSP and DPWM with 150[ps] step resolution is used to implement the HPDPS. Also 18-bit 2 mega sample per second ADC board is adopted for the developed digital controller. Also, hardware structure of the developed digital controller and experimental results of the first prototype board for HPDPS is described.
하기만(K.M Ha),김윤식(Y.S Kim),이성근(S.G Lee),오진석(J.S Oh),이홍찬(H.C Lee),김창국(C.K Kim) 한국마린엔지니어링학회 2007 한국마린엔지니어링학회 학술대회 논문집 Vol.2007 No.-
Versa Module Eurocard bus (VME) system은 고도의 안정성과 신뢰성을 요구하는 제어분야에 널리 사용되고 있다. 포항가속기연구소에는 다양한 전원장치의 실시간 제어와 신호처리를 위해 VME system을 사용한다. 주프로세서는 모토롤라의 74xx 시리즈의 power pc를 사용하고 있으며 데이터버스는 최대 64-비트를 지원한다. 제어를 위해서는 IP모듈을 사용하였고 PS는 fiber 미디어를 통해 5 Mbps로 고속통신이 이루어진다. 본 논문에서는 포항가속기연구소의 다중전원장치용 고속제어시스템의 하드웨어의 구조와 제어소프트웨어에 대하여 기술한다.
하기만(K.M Ha),김윤식(Y.S Kim),이성근(S.G Lee),오진석(J.S Oh),이홍찬(H.C Lee) 한국마린엔지니어링학회 2006 한국마린엔지니어링학회 학술대회 논문집 Vol.2006 No.-
The 108 multiplexed Beam Position Monitor (BPM) electronic modules and 2 digital BPM modules are installed to diagnose the beam position around Pohang Light Source (PLS) storage ring. To provide high quality beam to beam users, the stable orbit is maintained through the orbit feedback controlled correction Power Supply (PS) and steering PS after precise readout of the beam position. The multiplexed BPM analog output signal is scaled about the order of Volt/mm. To maintain the sub-micron orbit, a few hundred measurements should be done through analog and digital filter. In this paper, PLS Control/Measurement system are introduced for beam operation to measure sub-micron beam position and the new beam position monitoring hardware with the high resolution (>18-bit) is presented by using of analog/digital filter. Also the measurement data of the advanced Digital BPM is presented.
풀-브릿지 4단 병렬운전을 채택한 고정밀, 고안정 스윗칭 전자석 전원장치
김성철(S. C. Kim),하기만(K. M. Ha),황정연(J. Y. Huang),최진혁(J. Y. Choi) 전력전자학회 2006 전력전자학술대회 논문집 Vol.- No.-
포항가속기 연구소의 선형가속기와 빔 전송선에는 22개의 솔레노이드 전자석,38개의 사극전자석 그리고 전자빔의 궤도 조절을 위한 29개의 2극 전자석이 있다. 전자빔의 정밀 제어를 위한 전자적 전원장치는 고정도 고안정도 출력 특성을 가져야 한다. 이를 위하여 풀-브릿지 4-상한 DC/DC 컨버터 토플로지 의 4단 병렬운전을 채택하였다. 전원장치의 입력전압은 직류 40V이고, 최대 출력전류는 직류 50A이며 그리고 스윗칭 주파수는 50㎑이다. 고정밀, 고안정도 출력전류를 얻기 위하여 입력단의 전원 노이즈 및 전력변환부의 스윗칭 노이즈를 제거 하여야 한다. 이를 위하여 채택된 low-pass 필터의 cut-off 주파수는 입력과 출력단 각각 26㎐와 4.5 ㎑ 이다. 출력전류에서 전원장치로부처 발생하는 주파수 성분을 완벽하게 제거하였다. 출력전류의 분해능은 1㎃ 이하이며, 안정도는 10시간 이상 장시간의 경우 +/-15 ppm 이하이고 1시간 이하 단시간의 경우 +/-10ppm 이하이다. 본 논문에서는 풀 브릿지 4-상한 DC-DC 컨버터 토플로지의 4단 병렬운전을 채택한 전자석 전원장치의 구성, 특성 그리고 실험결과에 대하여 기술하였다.
포항가속기연구소 디지탈 전자석 전원장치의 LC 출력필터
김성철(S. C. Kim),하기만(K, M, Ha),황정연(J, Y, Huang),최진혁(J, H, Choi) 전력전자학회 2005 전력전자학술대회 논문집 Vol.- No.-
High accuracy and stability digital controlled power supply for magnet is developed at PLS. This power supply has three sections. The first section is digital controller including DSP&FPGA and precision ADC, the second section consists of IGBT driver and four quad IGBT switch, and the third section is LC output filter section. AC input voltage of power supply is 3-phase 21V, output current is 0 ~ 150 A dc. Switching frequency of four quad IGBT switch is 25 ㎑. The output current of power supply has very high accuracy of 100 A step resolution at full range and the stability of +/- 1.5 ppm for short term and +/- 5 ppm for long term. This paper describes characteristics of filter and output current performance improvement after LC output filter at four quad digital power supplies.
고정밀, 고안정 스위칭 전자석 전원장치를 위한 고효율 출력필터의 설계 및 응용
김성철(S. C. Kim),하기만(K. M. Ha),황정연(J. Y. Huang),최진혁(J. H. Choi) 대한전기학회 2006 대한전기학회 학술대회 논문집 Vol.2006 No.7
포항가속기 연구소의 선형가속기에는 22개의 솔레노이드 전자석, 16개의 사극전자석 그리고 전자빔의 궤도 조절을 위한 16개의 2극 전자석이 있다. 선형가속기의 빔을 저장링으로 공급해주는 빔 전송선에는 22개의 사극전자석과 13개의 빔 궤도 조절용이 극 전자석이 있다. 전자빔의 정밀 제어를 위하여 전자석의 전원장치는 출력전류 분해능은 16bit 이상이고 출력전류의 안정도는 최대출력에 대하여 ±50ppm 이하의고정밀 고안정도가 요구된다. 이를 위하여 풀-브릿지 4상한 DC/DC 컨버터를 이용한 전자석전원장치를 개발 하였다. 전원장치의 입력전압 직류 40V이고 출력전류는 단방향 전원장치는 최대 50A/50V 이고 양방향 전원장치는 ±20A/20V이다. 스위칭 주파수는 50 ㎑이다. 전원장치의 출력부에 필터가 없으면 출력전류에는 스윗칭과 관련된 주파수 성분이 포함 되고 전자빔은 이들 주파수 성분에 대하여 영향을 받게 된다. 이러한 이유로 출력 필터의 cut-off 주파수는 5 ㎑ 이하가 되어야 한다. 본 논문에서는 고정밀 고안정 스윗칭 전자석전원장치를 위한 출력필터의 설계, 제작 그리고 이를 적용한 전자석전원장치에 대하여 논의 하고자 한다.
김윤식(Y.S Kim),하기만(K.M Ha),이성근(S.G Lee),오진석(J.S Oh),이홍찬(H.C Lee) 한국마린엔지니어링학회 2006 한국마린엔지니어링학회 학술대회 논문집 Vol.2006 No.-
Digital power supply controller using the Digital Signal Processor (DSP) and Field Programmable Gate Array (FPGA) has been developed over the years. Recently, full digital power supply controller has been studied and tested. A new digital controller is designed under 3U euro-standard size and provides quiet better overall performance characteristics than the standards of ± 5 ppm short-term stability (< 1 min) and ± 25 ppm long-term stability (< 12 hours). The digital controller adopted digital PID current control algorithm with single pole digital filter and feed-forward voltage ripple compensation loop. By implementation of the digital controller, it has the ability of high step resolution (150 ps) Digital Pulse Width Modulation (DPWM) for FET or IGBT switch drivers and high resolution (18-bit, 400 kSPS/2 MSPS) analogue to digital conversion for current and voltage signal measurement. In this paper, the hardware and software structures of the developed digital controller and experimental results of digital power supply are described.