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양정환,유상범,윤석택 사단법인 한국위성정보통신학회 2014 한국위성정보통신학회논문지 Vol.9 No.3
A DC-DC Converter operates in CCM(Continuous Coundcution Mode), DCM(Discontinuous Conduction Mode),CRM(Critical Conduction Mode). The CRM is boundary between CCM and DCM. If a DC-DC converter is designed tooperate in CRM, its inductor volume can decrease and power loss which caused by switch and diode can decrease. In thispaper, the DC-DC converter which operates in CRM is applied to a solar array regulator(SAR) for the satellite. The switchingfrequency of the CRM boost SAR changes according to input and output condition. The switching frequency limit logic isapplied to limit the maximum switching frequency. Meanwhile, the small signal transfer function of the CRM boost SARis simple, so the controller design is also simple. In this paper, the small signal transfer function from control reference tosolar array voltage is induced. And the voltage controller is designed based on the small signal transfer function. Finally,the CRM boost SAR is verified by simulation. DC-DC 컨버터는 인덕터 전류의 동작에 따라 연속전류모드와 불연속전류모드, 임계모드로 나눌 수 있다. 임계모드는 연속전류모드와 불연속전류모드의 경계에서 동작한다. DC-DC 컨버터를 임계모드에서 동작하도록 설계하면 인덕터 크기를 줄일 수 있으며ZCS(Zero Current Switching) 동작을 하여 스위치와 다이오드의 전력 손실을 줄일 수 있다. 본 논문에서는 임계모드로 동작하는부스트형 컨버터를 인공위성 용 태양전력 조절기에 적용한다. 임계모드 동작 시 DC-DC 컨버터의 입출력 조건에 따라 DC-DC 컨버터의 스위칭 주파수가 변한다. 최대 스위칭 주파수 제한을 위해 스위칭 주파수 제한 로직을 적용하였다. 한편, 임계모드 부스트형태양전력 조절기는 소신호 전달함수가 간단하여 제어기 설계가 용이하다. 임계모드 부스트형 태양전력 조절기의 소신호 전달함수를유도하고 이를 바탕으로 전압제어기를 설계하였다. 최종적으로 모의실험을 통해 임계모드로 동작하는 태양전력 조절기를 검증하였다.
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인공위성용 태양전력 조절기의 병렬운전을 위한 전류제어 방식
양정환,박희성,박성우,장진백,이상곤,Yang, Jeong-Hwan,Park, Hui-Seong,Park, Seong-U,Jang, Jin-Baek,Lee, Sang-Gon 한국천문학회 2012 天文學會報 Vol.37 No.2
태양전력 조절기는 태양전지에서 전력을 생성하여 배터리를 충전하고 인공위성의 모든 부하에 전력을 공급하는 역할을 한다. 이러한 태양전력 조절기는 신뢰성 확보와 대전류 처리를 위해 병렬운전한다. 병렬운전 시 전류가 각 태양전력 조절기에 균등하게 분배되지 않을 경우, 한 태양전력 조절기에만 과도한 전류가 흐르게 되고 해당 태양전력 조절기에 문제가 발생한다. 따라서 병렬운전 하는 각 태양전지 조절기에 전류를 균등하게 분배하기 위해 전류 제어기가 필요하다. 전류 제어 방식에는 Inner Loop방식과 Outer Loop 방식이 있다. Inner Loop방식은 전류 제어기가 태양전력 조절기의 전류를 제어하고, 전류 제어기의 기준 전압을 외부의 전압 제어기가 제어하는 방식이다. 한편, Outer Loop 방식은 전압 제어기가 태양전력 조절기의 전압을 제어하고, 전압 제어기의 기준 전압에 태양전력 조절기의 전류 정보를 더하여 전압을 제어하면서 간접적으로 전류를 제어하는 방식이다. 한편, 태양전지는 전압과 전류가 강한 비선형성 관계를 가지므로 태양전지의 동작점에 따라 태양전력 조절기의 소신호 특성이 변화하고, 이는 전류제어기 안정도에 심각한 영향을 미친다. 따라서 본 논문에서는 태양전지의 각 동작점에 관계없이 전류 제어기가 안정적으로 태양전력 조절기의 전류분배를 수행할 수 있도록 Inner Loop방식과 Outer Loop방식의 전류 제어기를 해석하고 두 방식을 비교한다.
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