최근 FPD 산업에서 물류이송장비의 전원장치로 비접촉 전원장치에 관한 연구가 활발히 진행되고 있다. 양산 라인에 적용되고 있는 물류장비의 비접촉 전원장치는 주로 직선구간을 왕복하고, 이송대차가 한 대인 경우에 적용하고 있다. 그러나 곡선 구간과 이송대차가 다수인 경우의 물류이송장비에는 적합하지 않다. 따라서 본 논문은 직 곡선 구간이 혼용되어진 구조이고, 이송대차가 한 대 이상으로 구동되는 물류이송장비의 비접촉 전원장치 시작품에 적용하였고, 적용된 비접촉 전원장치의 회로 구조는 풀 브릿지 구조를 갖는 직 병렬 공진 DC/DC 컨버터 회로로 하여 회로해석, 제어방법, 특성평가, 실험을 통한 적용 가능성에 대한 연구를 행하였다. 또한 비접촉 전원장치의 전체 제어는 1차측 전원공급장치에 일정한 공진전류를 제어하기 위해 듀티 제어를 사용하였고, 2차측 전원공급장치의 출력전압을 일정하게 유지하기 위해 다수의 이송대차가 자체 제어를 하도록 구성하였다. 실제 2대의 이송대차를 제작하여 직 곡선 구간을 구성하고, 물류이송장비를 운용하여 양호한 특성으로 적용 가능함을 알 수 있었다.
최근 FPD 산업에서 물류이송장비의 전원장치로 비접촉 전원장치에 관한 연구가 활발히 진행되고 있다. 양산 라인에 적용되고 있는 물류장비의 비접촉 전원장치는 주로 직선구간을 왕복하고, 이송대차가 한 대인 경우에 적용하고 있다. 그러나 곡선 구간과 이송대차가 다수인 경우의 물류이송장비에는 적합하지 않다. 따라서 본 논문은 직 곡선 구간이 혼용되어진 구조이고, 이송대차가 한 대 이상으로 구동되는 물류이송장비의 비접촉 전원장치 시작품에 적용하였고, 적용된 비접촉 전원장치의 회로 구조는 풀 브릿지 구조를 갖는 직 병렬 공진 DC/DC 컨버터 회로로 하여 회로해석, 제어방법, 특성평가, 실험을 통한 적용 가능성에 대한 연구를 행하였다. 또한 비접촉 전원장치의 전체 제어는 1차측 전원공급장치에 일정한 공진전류를 제어하기 위해 듀티 제어를 사용하였고, 2차측 전원공급장치의 출력전압을 일정하게 유지하기 위해 다수의 이송대차가 자체 제어를 하도록 구성하였다. 실제 2대의 이송대차를 제작하여 직 곡선 구간을 구성하고, 물류이송장비를 운용하여 양호한 특성으로 적용 가능함을 알 수 있었다.
Recently, Contactless Power Supply(CPS) system has been broadly studied as a power supply system for Flat Panel Display(FPD) material transfer equipments. In mass production line, CPS systems on material transfer equipment are applied only in the straight sections with single operating vehicle. The ...
Recently, Contactless Power Supply(CPS) system has been broadly studied as a power supply system for Flat Panel Display(FPD) material transfer equipments. In mass production line, CPS systems on material transfer equipment are applied only in the straight sections with single operating vehicle. The formal CPS system was not adequate for curved section nor multiple operating vehicles. Therefore, this paper presents CPS system that consists of straight and curved section with multiple operation vehicles. The circuit topology of CPS system consists of full bridge configured serial-parallel resonant DC/DC converter. The control method for CPS system consists of duty control method on the primary power supply system to maintain constant resonant current. And the secondary power supply systems of multiple vehicles are self controled to maintain constant output voltage. Practically, the test result of dual vehicles on straight and curved section of material transfer equipments were satisfactory, and proved it's applicability on commercial use.
Recently, Contactless Power Supply(CPS) system has been broadly studied as a power supply system for Flat Panel Display(FPD) material transfer equipments. In mass production line, CPS systems on material transfer equipment are applied only in the straight sections with single operating vehicle. The formal CPS system was not adequate for curved section nor multiple operating vehicles. Therefore, this paper presents CPS system that consists of straight and curved section with multiple operation vehicles. The circuit topology of CPS system consists of full bridge configured serial-parallel resonant DC/DC converter. The control method for CPS system consists of duty control method on the primary power supply system to maintain constant resonant current. And the secondary power supply systems of multiple vehicles are self controled to maintain constant output voltage. Practically, the test result of dual vehicles on straight and curved section of material transfer equipments were satisfactory, and proved it's applicability on commercial use.
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문제 정의
방법, 특성평가, 실험을 통한 적용 . 가능성에 대한 연구를 행하고자 한다.
본 논문에서는 FPD산업에서 물류이송장비의 전원 장치로 비접촉 전원장치에 적용한 풀 브릿지 구조를 갖는 직 . 병렬 공진 DC/DC 컨버터 회로의 구조와 무차원화된 회로 해석, 특성평가 및 설계를 행하였고, 설계의 일례를 바탕으로 2[kW] 출력용량을 가지는 물류이송 장비의 이송대차 2대를 시작 품으로 제작하여 실험을 행하여 양호한 특성을 가지므로 이론 특성 및 설계의 타당성을 검증하였다.
제안 방법
감속의 부하변동에 대하여도 일정하게 유지되도록 승압 컨버터를 이용하여 제어하고 있다. 2차 측 전원공급장치는 이송대차 2대로 구성하여 실험을 행하였다. 또한 디지털 부분으로 TI사의 TMS320LF 2407을 적용한 1차측 제어기는 공진전류을 RMS to DC 컨버터를 통해 제어기로 피드백 되도록 구성하였고, 2차측 제어기는 각각의 출력전압을 독립적으로 제어하기 위해 승압 컨버터를 사용하여 각각의 출력전압을 피드백이 되도록 구성하였다.
또한 커플러의 주행 파워 트랙의 직 . 곡선으로 혼용된 개 루프 구간에서 최대 운행 가능한 이송대차 수에 맞는 용량을 갖게 특정 주파수(스위칭 주파수)로 고정하고, 위상각(을 조정하는 듀티 제어방법을 적용하였으며, 스위칭 주파수는 ZVS기능을 갖는 공진 주파수 (fr)보다 스위칭 주파수(fsw)가 높게 동작되는 유도성 패턴으로 동작되도록 하였다.
따라서 본 논문은 이송대차가 2대 이상이며, 직선 구간, 곡선 구간으로 혼용으로 구성되는 물류 반송 시스템을 위한 비접촉 전원 장치의 회로 해석 및 제어 방법, 특성평가, 실험을 통한 적용 . 가능성에 대한 연구를 행하고자 한다.
그림 3에서 보듯이 1차측 전원공급 장치는 세부적으로 3상 입력부와 정류부, 공진형 컨버터부로 구성되고, 2차측 전원공급장치는 역 회복이 빠른 정류부와 회생 전력 소모부, 부하로 구성하였다. 또 inductive coupler 장치는 파워 트랙과 커플러로 구성하였다. 여기서 공진형 컨버터는 풀 브릿지 구조로 부하직렬 고주파 공진 DC/DC 컨버터에 공진커패시터를 병렬로 삽입한 직 .
또한 디지털 부분으로 TI사의 TMS320LF 2407을 적용한 1차측 제어기는 공진전류을 RMS to DC 컨버터를 통해 제어기로 피드백 되도록 구성하였고, 2차측 제어기는 각각의 출력전압을 독립적으로 제어하기 위해 승압 컨버터를 사용하여 각각의 출력전압을 피드백이 되도록 구성하였다. 또한 각종 보호회로를 하드웨어적으로 구성하였고, 공진 DC/DC 컨버터의 게이트 신호를 DSP 코어의EVM 1 에서 직접 발생하도록 구현하여 노이즈 및 게이트 신호의 신뢰성을 고려하여 제작하였다.
2차 측 전원공급장치는 이송대차 2대로 구성하여 실험을 행하였다. 또한 디지털 부분으로 TI사의 TMS320LF 2407을 적용한 1차측 제어기는 공진전류을 RMS to DC 컨버터를 통해 제어기로 피드백 되도록 구성하였고, 2차측 제어기는 각각의 출력전압을 독립적으로 제어하기 위해 승압 컨버터를 사용하여 각각의 출력전압을 피드백이 되도록 구성하였다. 또한 각종 보호회로를 하드웨어적으로 구성하였고, 공진 DC/DC 컨버터의 게이트 신호를 DSP 코어의EVM 1 에서 직접 발생하도록 구현하여 노이즈 및 게이트 신호의 신뢰성을 고려하여 제작하였다.
그림 13 에서 보듯이 1대의 1차측 전원공급장치와 2대의 2차 측 전원공급장치로 구성되어진 시스템을 보여주고 있다. 또한 이송대차의 실험 전체 레이아웃은 전체이송구간은 2개의 직선구간과 90도의 곡률반경 l[m] 인 1 개의 곡선구간으로 구성되도록 하였다.
갖는 직 . 병렬 공진 DC/DC 컨버터 회로의 구조와 무차원화된 회로 해석, 특성평가 및 설계를 행하였고, 설계의 일례를 바탕으로 2[kW] 출력용량을 가지는 물류이송 장비의 이송대차 2대를 시작 품으로 제작하여 실험을 행하여 양호한 특성을 가지므로 이론 특성 및 설계의 타당성을 검증하였다. 또한 직 .
1차측 전원공급장치에 탑재된 직 . 병렬 공진 DCZDC 컨버터가 2차측 전원공급장치의 부하 변동에 무관하도록 독립적으로 구성하였다. 또한 커플러의 주행 파워 트랙의 직 .
성능/효과
2) 1차측 전원공급장치의 스위칭 주파수를 17.3 [kHz]로 동작하여 1차측 전원공급장치와 연결된 inductive coupler 1차측 파워 트랙의 공진 전류 실효값을 120[A]로 유지되도록 1차측 전원공급 장치의 듀티 제어 가능함을 알 수 있었다. 또한 듀티 제어에 의한 일정한 공진 전류로 최대 2[kW] 출력용량을 가지는 이송대차 2대를 동작 가능하였다.
3) 다수의 이송대차가 다양한 운용 시나리오에도 다수의 이송대차간 독립제어가 가능함을 알 수 있었다.
4) 통신에 제약을 받지 않고 공진 DC/DC 컨버터의 고정부 1대와 이동부 다수인 이송대차의 제어가 가능함을 알 수 있었다. 이는 물류이송 장비의 증설과 확장에 대해 1차측 전원공급 장치와 inductive coupler의 1차측 파워 트랙을 유동성 있게 배치하여 대응할 수 있음을 알 수 있다.
병렬 공진 DODC 컨버터의 시작 품을 직 . 곡선 구간이 혼용된 물류반송 장비에 적용도 가능함을 알 수 있었다.
병렬 공진 DC/DC 컨버터의 효율을 보여주고 있다. 전반적으로 살펴본 결과 적용해야 할 물류반송장비의 특성상 inductive coupler의 1차측 파워 트랙 길이가 길어짐에 따른 누설리액터 성분에 의해 효율이 떨어지는 부분이 발생하지만, 파워 트랙에 이송대차의 수가 증가할 경우 다소 효율이 좋아지는 특성을 볼 수 있다. 하지만 무한정의 이송대차의 수를 증가할 수없으므로 1차측 전원공급장치의 용량을 고려한 이송 대차의 수를 결정하여야 한다.
K. W. Klontz, D. M. Divan, D. W. Novotny and R. D. Lorentz, 'Contactless Power Deliverly System for Mining Applications', IEEE Tran. on Industry Application, Vol. 31, No. 1, pp.27-35, 1995
Gye-Ho Hwang, Dong-Hee Kim, 'A Study on the LCC type High Frequency DC/DC Converter for Contactless Power Supply System', Journal of the KIIEE, Vol. 21, No. 6, pp.55-64, 2007, July
Dong-Hee Kim, Gye-Ho Hwang, 'A Study on the Contactless Power Supply System for Stocker system', Journal of the KIIEE, Vol. 21, No. 1, pp.148-156, 2007, Jan
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