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소형 오존발생장치의 전력제어와 냉각효과에 관한 연구
A Study on Cooling Effect and Power Control of a Mini Ozonizer 원문보기

대한환경공학회지 = Journal of Korean Society of Environmental Engineers, v.28 no.1, 2006년, pp.97 - 103  

우성훈 (동아대학교 환경공학과) ,  박승조 (동아대학교 환경공학과) ,  윤성윤 (경남발전연구원) ,  박지호 (동명대학 메카트로닉스과) ,  우정인 (동아대학교 전기공학과)

초록
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본 논문은 미세 오존 출력을 얻을 수 있는 자동제어형 오존발생장치의 제어기법을 제시하고, 또한 무성방전에 의한 오존발생장치의 유입공기를 공극에서 저온인 $2^{\circ}C$까지 냉각 하여 포화 확산도가 높은 고밀도 탈취용 오존을 발생시킬 수 있는 기법을 제시한다. 고주파수의 오존방전 노이즈에 의한 전원파형의 불량화를 보상하기 위해서 디지털 궤환 제어시스템을 구성하고, 방전관의 등가 커패시터의 전압과 전류를 검출하여 2중의 제어루프를 설계한다. 부하변동에 따르는 과도상태 응답특성을 개선하고 제어기의 연산 지연시간을 보상하기 위하여 연산시간을 전원장치 플랜트의 고유한 파라미터로 가정하여 플랜트모델에 포함시켜 모델링한다. 제안된 오존 발생기는 고농도 고효율의 오존방전 시스템의 입력전원에서 고주파방전노이즈가 제거되어 정현적으로 되며 2배 이상의 안정된 오존출력을 얻는 것을 실험적으로 입증한다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

In this paper, a control method of a mini ozone generator is proposed, and also a cooling technique is described which is cooling down the flowing air gap into a silent discharger to $2^{\circ}C$ to generate ozone of high density and diffusing power. As the digital control system for this...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 또한 방전공극에너지의 축적과 같은 외란에 대한 민감성을 제거하기 위해서 부하전류 예측기법을 내부의 전류제어루프에 부가하여 피드포워드 보상하고, 정상상태에서 영 오차의 단상전원을 얻기 위해서 외부의 전압 제어 루프를 구성하며, 공진주파수를 정현파 지령치로 설정하여 동일한 극점을 가지게 함으로서 공진 주파수에서 무한대의 이득을 얻게 한다. 결과적으로 방전 커패시터 전류는 예측제어 연산시간으로 설정된 2 샘플링 내에서 오버슈트나 정상 상태 오차 없이 지령치와 정확히 일치하도록 제어되며, 20 kHz를 중심으로 하는 방전고주파 노이즈가 전원 측에서 제거되어 양질의 단상정현파 전원에 의해 미세조절이 될 수 있는 안정된 오존발생시스템을 설계하고자 하였다.
  • 2에 나타내었다. 방전전압과 전류를 검출하여 20 kHz의 스위칭 인버터에 인가함으로서 2중 폐루프 제어계를 구성하여 방전 고조파를 제거하고 정상상태 오차가 영으로 되는 안정된 방전시스템을 얻고자 하였다. 또한 냉각 캡에 의해 냉각방전된 오존 출력은 음식물발효조 등의 악취를 제거하는 시스템으로 구성되어 있다.
  • 본 논문은 각종 방전기의 전원 불량화대책을 보상하기 위해서 실내용의 소형 오존발생기를 채택하여 단상 컨버터-인버터 전원시스템에서 디지털 데드비트 제어로 구동하였으며, 전원에 포함되는 고주파수의 방전노이즈가 약 70 %로 제거되었고, 방전기의 전원측을 양질의 정현파 전원으로 보상시킨 것이다. 제안된 디지털제어기는 연산지연시간을 전원 장치 플랜트의 고유한 파라미터로 가정하고, 플랜트모델에 포함시켜 모델링함으로서 시스템은 정상상태 및 과도상태에서 부하 조건에 관계없이 연산지연시간이 보상되어 외란에 강인하고 매우 빠른 과도응답특성을 얻음으로서 출력오존의 농도를 고정도의 순시출력으로 제어할 수 있었으며, 2차 데드비트응답을 갖는 내부모델 전류제어기와 비례-공진 전압제어기를 가지는 2중 폐루프제어에 의해서 위상 또한 크게 보상되었다.
  • 본 논문은 내열파이렉스유리를 유전체로 채용한 2극-1 갭형의 무성방전형 오존발생장치에서 미량 탈취용 고농도 오존을 정밀, 시변출력으로 제어할 수 있는 폐루프의 디지털 전력제어시스템을 개발하고자 하였다. 오존발생용 수 kV, 수십 kHz 의 고압 고주파수 방전은'공극의 에너지축적에 의한 불안정방전전류와 고주파수의 방전노이즈를 발생하여 전원측 입력 전원에 포함되므로 이를 차단시켜 양질의 전원을 유지해야 하며, 또한 고주파수의 스위칭인버터의 시변비선형 요소와 등가 콘덴서로 구성되어 있는 방전부하의 상태 파라미터들의 변동에 대한 폐 루프제어가 가능한 시스템이 될 수 있어야 한다.
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참고문헌 (11)

  1. 강태희, 오병수, 권순범, 손병용, 강준원, '오존의 정수 처리 적용을 위한 오존소비인자에 관한 연구,' 대한환경공학회지 27(6) 633 -669(2005) 

  2. 정재우, 이현돈, 이용환, 전기일, 김형갑, 조무현, '무선 방전 공정의 오존 발생 특성에 관한 연구,' 대한환경공학회지, 26(3), 305 - 312(2004) 

  3. Takeo, N. T. and Hirofumi, A. G., 'Pulse-density modulation of a high-frequency voltgage-source inverter,' lEEJ Trans .IA. 125. 413 - 419(2005) 

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  5. Lee, S. K., Chun, B. J., Park, Y. K., Park, W. Z., Lee, K. S., Kwon, H. H., Song, H. J., and Park, J. H., 'A study on the supply gas temperature characteristics of silent discharge type ozonizer by applying radio frequency voltage,' Trans, KIEE, 15(5), 46-54(2001) 

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  9. Ito, Y. and Kawauchi, S., 'Microprocessor-based robust digital control for UPS with three-phase PWM inverter,' IEEE Trans. Power Electronics, 10(2), 196 - 204(1995) 

  10. Kukrer, O., 'Deadbeat control of a three-phase inverter with an output LC filter,' IEEE Trans. Power Electronics, 11(1), 16-23(1996) 

  11. Kukrer, O., 'Discrete-time current control of voltage-fed three-phase PWM inverters,' IEEE Trans. Power Electronics, 11(2), 260 - 269(1996) 

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