최근 전기·전자·통신시스템은 반도체 IC기술의 급진적인 발전으로 컴퓨터, 각종 전자·통신장비 등과 이를 활용한 시스템이 일반화되어 가고 있으며, 이들에 공급되는 직류 전원은 AC-DC컨버터와 같은 직류 전원 장치에 의해 공급되며, 대부분이 소형화·고효율화 할 수 있는 스위칭 방식의 전원을 사용하는 것이 일반적인 추세이다. 가변속으로 운전되는 전자기기용 전원으로 이용되는 대부분의 스위칭 방식 전원은 커패시터가 입력측에 있는 정류회로를 사용함으로써 가변속을 위한 스위칭시 상용전원의 피크치 부분에서 짧은 기간 동안만 ...
최근 전기·전자·통신시스템은 반도체 IC기술의 급진적인 발전으로 컴퓨터, 각종 전자·통신장비 등과 이를 활용한 시스템이 일반화되어 가고 있으며, 이들에 공급되는 직류 전원은 AC-DC컨버터와 같은 직류 전원 장치에 의해 공급되며, 대부분이 소형화·고효율화 할 수 있는 스위칭 방식의 전원을 사용하는 것이 일반적인 추세이다. 가변속으로 운전되는 전자기기용 전원으로 이용되는 대부분의 스위칭 방식 전원은 커패시터가 입력측에 있는 정류회로를 사용함으로써 가변속을 위한 스위칭시 상용전원의 피크치 부분에서 짧은 기간 동안만 정류기가 도통하여 폭이 좁은 펄스성 전류 파형을 발생하게 한다. 이 펄스성 전류는 다량의 고조파 성분을 발생시킬 뿐만 아니라, 크게 왜곡된 파형으로 인하여 입력 역률을 크게 저하시킴에 따라 효율도 저하된다. 최근에는 기존의 스위칭 전원부 정류부분에 사용하는 큰 용량의 커패시터 입력형 평활회로 대신 컨버터를 기본회로하여 입력전류 파형을 정현파로 해 줌으로써 역률을 개선할 수 있는 역률 개선 회로(PFC ; Power Factor Correction)가 개발되어 스위칭 전원의 입력단에 폭 넓게 이용되고 있다. 이 PFC 회로는 인덕터 필터가 입력측에 있는 승압형 부스터 컨버터(boost converter)가 주로 이용되고 있다. 이러한 기존의 PFC형 DC-DC 컨버터는 스위치 턴-온 동안 인덕터 에 에너지를 축적하면서 전류가 증가하게 되고, 스위치 턴-오프 동안은 인덕터 에 축적된 에너지와 입력전원 가 합해져 부하측으로 공급됨으로써 승압된 출력을 얻게 된다. 또한, 승압형 컨버터는 입력단에 인덕터 필터가 위치하여 전류모드 제어가 용이하고, 고정 주파수 스위칭에 적합할 뿐만 아니라, 입력 전류가 연속이 되면 역률 제어 효과가 크고, 불연속으로 흘러도 전류파형은 입력전압과 같은 정현파형으로 나타나 제어가 용이하다. 따라서, 본 논문에서는 기존의 PFC형 DC-DC 컨버터를 인덕터 용량을 줄여도 동일한 출력을 얻을 수 있고, 스위칭 횟수를 1/2로 줄임으로써 고속스위칭 및 다이오드 역회복 특성에 의한 손실을 줄일 수 있으며, DC 출력전압의 상승시간면에서 더 빠르게 추종하면서 저차고조파를 저감시킬 수 있는 기존의 PFC형 DC-DC 컨버터에 병렬로 DC-DC 컨버터를 추가한 PFC형 DC-DC 컨버터를 제안하고자 한다. 본 논문의 시뮬레이션은 전력전자용 시뮬레이터인 PSIM Tool을 사용하여 수행하고, 기존 PFC형 DC-DC 컨버터의 시뮬레이션 파형과 제안된 PFC형 DC-DC 컨버터의 시뮬레이션 파형을 비교함으로써 제안한 기법의 타당성을 검증하고자 한다.
최근 전기·전자·통신시스템은 반도체 IC기술의 급진적인 발전으로 컴퓨터, 각종 전자·통신장비 등과 이를 활용한 시스템이 일반화되어 가고 있으며, 이들에 공급되는 직류 전원은 AC-DC컨버터와 같은 직류 전원 장치에 의해 공급되며, 대부분이 소형화·고효율화 할 수 있는 스위칭 방식의 전원을 사용하는 것이 일반적인 추세이다. 가변속으로 운전되는 전자기기용 전원으로 이용되는 대부분의 스위칭 방식 전원은 커패시터가 입력측에 있는 정류회로를 사용함으로써 가변속을 위한 스위칭시 상용전원의 피크치 부분에서 짧은 기간 동안만 정류기가 도통하여 폭이 좁은 펄스성 전류 파형을 발생하게 한다. 이 펄스성 전류는 다량의 고조파 성분을 발생시킬 뿐만 아니라, 크게 왜곡된 파형으로 인하여 입력 역률을 크게 저하시킴에 따라 효율도 저하된다. 최근에는 기존의 스위칭 전원부 정류부분에 사용하는 큰 용량의 커패시터 입력형 평활회로 대신 컨버터를 기본회로하여 입력전류 파형을 정현파로 해 줌으로써 역률을 개선할 수 있는 역률 개선 회로(PFC ; Power Factor Correction)가 개발되어 스위칭 전원의 입력단에 폭 넓게 이용되고 있다. 이 PFC 회로는 인덕터 필터가 입력측에 있는 승압형 부스터 컨버터(boost converter)가 주로 이용되고 있다. 이러한 기존의 PFC형 DC-DC 컨버터는 스위치 턴-온 동안 인덕터 에 에너지를 축적하면서 전류가 증가하게 되고, 스위치 턴-오프 동안은 인덕터 에 축적된 에너지와 입력전원 가 합해져 부하측으로 공급됨으로써 승압된 출력을 얻게 된다. 또한, 승압형 컨버터는 입력단에 인덕터 필터가 위치하여 전류모드 제어가 용이하고, 고정 주파수 스위칭에 적합할 뿐만 아니라, 입력 전류가 연속이 되면 역률 제어 효과가 크고, 불연속으로 흘러도 전류파형은 입력전압과 같은 정현파형으로 나타나 제어가 용이하다. 따라서, 본 논문에서는 기존의 PFC형 DC-DC 컨버터를 인덕터 용량을 줄여도 동일한 출력을 얻을 수 있고, 스위칭 횟수를 1/2로 줄임으로써 고속스위칭 및 다이오드 역회복 특성에 의한 손실을 줄일 수 있으며, DC 출력전압의 상승시간면에서 더 빠르게 추종하면서 저차고조파를 저감시킬 수 있는 기존의 PFC형 DC-DC 컨버터에 병렬로 DC-DC 컨버터를 추가한 PFC형 DC-DC 컨버터를 제안하고자 한다. 본 논문의 시뮬레이션은 전력전자용 시뮬레이터인 PSIM Tool을 사용하여 수행하고, 기존 PFC형 DC-DC 컨버터의 시뮬레이션 파형과 제안된 PFC형 DC-DC 컨버터의 시뮬레이션 파형을 비교함으로써 제안한 기법의 타당성을 검증하고자 한다.
As semiconductor IC technologies are being rapidly developed, a variety of equipment and systems of computer, electronics and telecommunication are being widely used. Direct current power for such equipment and systems are often supplied by the DC power device like AC-DC Converter. In most cases, su...
As semiconductor IC technologies are being rapidly developed, a variety of equipment and systems of computer, electronics and telecommunication are being widely used. Direct current power for such equipment and systems are often supplied by the DC power device like AC-DC Converter. In most cases, such device is equipped with the switching power supply with compact size and high-efficiency. The switching power supply is generally used for electronic systems whose operation is based on acceleration and transmission devices. The power supply, in most cases, uses the rectification circuit whose capacitor is located in the part of input. This makes current flow through the rectifier for only a short period near the peak of normal power, in case of switching for speed-up or speed change, resultantly forming a narrow pulse current. This pulse current generates components of harmonic wave in large quantity and makes the wave form greatly distorted, greatly reducing input power factor and efficiency. Recently, Power Factor Correction(PFC) is widely used for the input terminal of the switching power supply. PFC has been developed to correct power factor by taking the converter as a primary circuit and using sine wave as the wave form of input power, not by taking the large-capacity capacitor input smoothing circuit for the rectifier of the switching power supply. As the PFC circuit, Boost Converter with the inductor filter in the part of input is often used. In case of existing PFC-type DC-DC converter, energy is accumulated into the inductor and current is increased during turning on the switch. While, during turning off the switch, the accumulated energy and input power got together and then are supplied to the load, obtaining boosted output. With the inductor filter in the input terminal, the boost converter is easy in current mode control and suitable in fixed frequency switching. It is also high-effective in power factor control if input current flows continuously. Even if input current flows discontinuously, the converter is still easy in power factor control because the wave form of current is sine wave like in input voltage. Thus the purpose of this study is to propose a new PFC-type DC-DC Converter that has output as same as existing similar devices, even if its inductor capacity is reduced, reduces losses by high-rate switching and the reverse recovery of diode by making a half the frequency of switching, and reduces low-order harmonic wave while better keeping pace with the time of DC output voltage increase. A Simulation in the study was carried out with an electronic simulator, PSIM Tool. To verify the validity of the proposed converter, the wave form of simulation for existing PFC-type DC-DC Converter was compared with that of simulation for the proposed system.
As semiconductor IC technologies are being rapidly developed, a variety of equipment and systems of computer, electronics and telecommunication are being widely used. Direct current power for such equipment and systems are often supplied by the DC power device like AC-DC Converter. In most cases, such device is equipped with the switching power supply with compact size and high-efficiency. The switching power supply is generally used for electronic systems whose operation is based on acceleration and transmission devices. The power supply, in most cases, uses the rectification circuit whose capacitor is located in the part of input. This makes current flow through the rectifier for only a short period near the peak of normal power, in case of switching for speed-up or speed change, resultantly forming a narrow pulse current. This pulse current generates components of harmonic wave in large quantity and makes the wave form greatly distorted, greatly reducing input power factor and efficiency. Recently, Power Factor Correction(PFC) is widely used for the input terminal of the switching power supply. PFC has been developed to correct power factor by taking the converter as a primary circuit and using sine wave as the wave form of input power, not by taking the large-capacity capacitor input smoothing circuit for the rectifier of the switching power supply. As the PFC circuit, Boost Converter with the inductor filter in the part of input is often used. In case of existing PFC-type DC-DC converter, energy is accumulated into the inductor and current is increased during turning on the switch. While, during turning off the switch, the accumulated energy and input power got together and then are supplied to the load, obtaining boosted output. With the inductor filter in the input terminal, the boost converter is easy in current mode control and suitable in fixed frequency switching. It is also high-effective in power factor control if input current flows continuously. Even if input current flows discontinuously, the converter is still easy in power factor control because the wave form of current is sine wave like in input voltage. Thus the purpose of this study is to propose a new PFC-type DC-DC Converter that has output as same as existing similar devices, even if its inductor capacity is reduced, reduces losses by high-rate switching and the reverse recovery of diode by making a half the frequency of switching, and reduces low-order harmonic wave while better keeping pace with the time of DC output voltage increase. A Simulation in the study was carried out with an electronic simulator, PSIM Tool. To verify the validity of the proposed converter, the wave form of simulation for existing PFC-type DC-DC Converter was compared with that of simulation for the proposed system.
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