세미브릿지리스 역률개선회로의 손실 개선에 관한 연구 = A study on improvement of Power Factor Correction Loss for Semi-Bridgeless

국문 초록 (Abstract)

본 논문에서는 전원장치에서 사용하는 역률 개선회로(PFC)의 손실을 개선할 수 있는 방법을 제안하였다. 일반적으로 전기는 교류(AC)와 직류(DC)로 나누어져 있지만, 전력회사에서 송전선을 통하여 가정이나 공장에 송전되는 것은 교류이다. 그렇지만, 대부분의 전기전자 제품은 직류 전압으로 동작하기 때문에 교류를 직류로 변환할 필요가 있다. 이 때 사용되는 교류를 직류로 변화하는 회로는 대부분 스위칭 방식을 사용하며 효율을 고려하여 승압형 컨버터를 사용하고 있다. 승압형 컨버터는 전류 고조파와 낮은 역률이 발생할 수 있어 전력 에너지가 비효율적으로 분배된다. 이러한 비효율적인 전력 에너지를 개선하기 위하여 국제 표준 규격인 IEC61000-3-2을 제정하여 고조파와 역률의 문제를 규정하고 있다. 따라서 국제표준규격을 맞추기 위하여 역률개선회로를 추가하여야 하는데, 이 때 역률개선회로에서 발생되는 손실이 발생하여 전체적인 전원회로의 효율이 낮아지는 문제점이 생긴다.
연구된 본 논문에서는 역률 개선회로의 손실을 최소화하기 위해서 교류 60Hz 의 정현파 전원을 120Hz 맥류로 변환하여 주는 브릿지 다이오드가 없는 세미브릿지리스 역률개선회로(Semi-Bridgeless PFC) 방식을 적용하였다
제안하는 손실 개선의 방법으로는 선정된 회로방식에서 승압시 스위칭하는 FET의 구동방법에 차별화를 주어 경부하부터 최대부하까지 도통 손실을 개선할 수 있는 방안을 연구하였다.
또한, 차세대 전력 반도체 소자인 SiC 반도체 소자를 적용한 Diode을 적용하여 Si 반도체 소자와의 효율 차이를 검토하였다. 이러한 조건들로 모의해석과 실험을 통하여 역률개선회로의 손실 개선사항을 비교하여 검증하였다.

목차 (Table of Contents)

• Ⅰ. 서 론 1
• Ⅱ. 역률개선회로의 이해 3
• 2.1 역률 개선의 목적과 필요성 4
• 2.2 역률 개선회로의 제어 방식 10
• 2.3 수동 역률 개선과 능동 역률 개선 방식 15
• Ⅲ. 역률개선회로 방식 19
• 3.1 역률 개선회로 방식의 분류 20
• 3.2 세미브릿지리스 역률 개선회로방식의 해석 23
• Ⅳ. 모의해석 및 실험 26
• 4.1 PSIM을 이용한 시뮬레이션 29
• 4.2 실험 38
• Ⅴ. 결론 45
• 참고문헌 46
• Abstract 47