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최근 미세먼지로 인해 환경 문제가 집중되면서 대기오염을 일으키는 유해물질을 줄이기 위해 플라즈마 전기집진기에 관심을 기울이고 있다. 이에 따라 플라즈마 전기집진기의 시장이 급성장하고 있다. 플라즈마 전기집진기가 이물질들을 집진하기 위해서는 수만 V의 직류 전압이 필요하기 때문에 국내에서는 플라즈마 전기집진기의 집진을 위해 고압 출력을 내는 ...

최근 미세먼지로 인해 환경 문제가 집중되면서 대기오염을 일으키는 유해물질을 줄이기 위해 플라즈마 전기집진기에 관심을 기울이고 있다. 이에 따라 플라즈마 전기집진기의 시장이 급성장하고 있다. 플라즈마 전기집진기가 이물질들을 집진하기 위해서는 수만 V의 직류 전압이 필요하기 때문에 국내에서는 플라즈마 전기집진기의 집진을 위해 고압 출력을 내는 파워 팩을 해외에서 수입하고 있다. 이에 따라 플라즈마 전기집진기가 고가의 가격이 형성되고, 고장 및 오동작의 원인을 찾는데 많은 어려움이 있다.
따라서 파워 팩의 기술 개발과 플라즈마 전기집진기의 가격 저감을 위해 플라즈마 전기집진기에 적용되는 800W급 전력변환장치에 대해 연구한다. 최적의 컨버터는 기존 공진형 컨버터에 커패시터, 다이오드로 구성된 배압회로가 추가되었다. 최적의 공진형 컨버터는 ZVS 동작을 하면서 배압회로를 통해 기존 공진형 컨버터 출력보다 4배 승압이 가능하다. 이는 같은 입력 전압을 인가해주었을 때 더 높은 출력을 얻을 수 있음을 의미한다. 배압회로를 통해 소자들의 전압, 전류 스트레스를 줄이면서 트랜스포머의 부피를 감소시켜 한정적인 기구 문제를 해결할 수 있다.
본 논문에서는 배압회로를 지닌 공진형 컨버터의 이론적인 해석과 동작 원리를 분석하고, PSIM 모의실험을 통해 이론적 분석을 수행하였으며, 실험 결과의 오차 원인인 트랜스포머 1차 측의 기생 커패시터를 고려한 최적 회로에 대한 모의실험도 수행하였다. 또한, 시작품 제작 및 플라즈마 전기집진기에 800W 급의 제작 회로를 적용한 실험 결과를 통해 최적 회로의 타당성을 검증하였다.

Abstract ▼ AI-Helper

This paper proposes the high voltage resonant converter applied to the plasma electrostatic precipitator. To develop the technology of the power pack and reduce the price of the plasma electrostatic precipitator, a study of the 800W power pack applied to the plasma electrostatic precipitator is need...

This paper proposes the high voltage resonant converter applied to the plasma electrostatic precipitator. To develop the technology of the power pack and reduce the price of the plasma electrostatic precipitator, a study of the 800W power pack applied to the plasma electrostatic precipitator is needed. The proposed circuit is added with voltage quadrupler circuit to the conventional resonant converter. While operating ZVS, the proposed resonant converter can boost more than four times compared to conventional resonant converter through the voltage quadrupler circuit. This means that higher output voltage can be obtained when the same input voltage is applied. The proposed circuit can solve limited instrument problem by reducing the volume of transformer and voltage and current stresses of the devices.
In this thesis, the theoretical analysis and operation principles of resonant converter with voltage quadrupler circuit were analyzed and the theoretical analysis was performed through PSIM simulation. The parasitic capacitor on the primary side of the transformer was also considered.
Finally, the validity of the proposed circuit was verified through simulation and experimental results.