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[국내논문] 고전압 펄스 발생 장치의 특성에 관한 시뮬레이션 연구
Simulation Study of Characteristics for Device of the High Voltage Pulse Generator 원문보기

照明·電氣設備學會論文誌 = Journal of the Korean Institute of Illuminating and Electrical Installation Engineers, v.26 no.12, 2012년, pp.80 - 86  

김영주 (홍익대 과학기술대 전자전기공학과) ,  신주희 (홍익대 전자전산과 대학원)

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

The high-voltage pulse generator is consist of transformers of fundamental wave and harmonic waves, and shunt capacitances. The pulse has the fundamental wave and the harmonic waves that have been increased as a series circuit by the transformers to make high voltage pulse. This paper shows the high...

주제어

#PWM Pulse   #Transformer   #Harmonic Frequency   #High Voltage   #Inductance   #Capacitance  

AI 본문요약
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문제 정의

  • 고전압 펄스 발생 장치로 그림 1과 같은 개략적인 회로도를 이용하였으며 본 연구에서는 실험한 자료들로 고전압 펄스 발생장치에 관한 특성을 얻기 위해 ADS 프로그램을 이용한 시뮬레이션을 행하였다. 고전압 펄스 발생 장치의 실험장치는 그림 2와 같다[9].
  • 본 논문에서는 펄스의 기본파와 고조파 성분들을 각각 트랜스포머들로 승압시키고 이를 합한 고전압 펄스 장치의 실험결과와 비교하기 위하여 트랜스포머의 등가회로를 이용하여 시뮬레이션하였다. 자기화에 의한 인덕턴스(Lm)와 손실저항(Rm)은 출력전압의 크기에 영향을 주었으며 출력에서의 외부 커패시터(C22)에 의해서 고조파 성분 별로 제작된 트랜스포머는 대역통과 특성을 나타내었다.
  • 본 연구에서는 이런 Switching 소자나 Solid State 소자들을 사용하지 않고 대용량 고전압 펄스 장치를 구현하기 위해서 Fourier Series를 이용하여 펄스가 기본파와 고조파 성분들로 구성되어 각각 성분들을 트랜스포머를 이용하여 승압시키고 승압된 정현파를 합하여 고전압 펄스를 만들 수 있다. 실험한 자료[9]들을 참고하여 회로 프로그램으로 고전압 펄스발생 장치의 시뮬레이션을 행하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
고전압 펄스 발생 방법은 어떤 방법들이 있는가? 고전압 펄스 발생 방법으로는 IGBT switch와 step-up 트랜스포머를 사용하는 방식[3], 진공관(HT)회로 방식[6], RCD 회로를 이용한 방식[7], 트랜스포머와 병렬로 역방향 다이오드를 사용한 방식[8] 등 여러 가지 방법이 있으며 3～40kV 고전압 펄스를 발생시키고 있다.
고전압 펄스의 응용분야는 어떤 분야에 적용되는가? 고전압 펄스를 만드는 연구가 많이 이루어 졌으며, 현재는 고전압에서 높은 주파수의 펄스를 만드는 연구가 진행되고 있다. 이러한 고전압 펄스의 응용분야로는 음이온 공기 청정기[1], 펄스방전에 의하여 발생되는 플라즈마에 의한 자동차 연소효율 증가[2], 이온물질 표면처리[3], 음식물 부패방지[4], 살균소독[5], 여러 환경정화 분야에 적용되고 있다.
펄스의 기본파와 고조파 성분들을 각각 트랜스포머들로 승압시키고 이를 합한 고전압 펄스 장치의 실험결과와 비교하기 위하여 트랜스포머의 등가회로를 이용하여 시뮬레이션 하였는데 그 결과는? 본 논문에서는 펄스의 기본파와 고조파 성분들을 각각 트랜스포머들로 승압시키고 이를 합한 고전압 펄스 장치의 실험결과와 비교하기 위하여 트랜스포머의 등가회로를 이용하여 시뮬레이션하였다. 자기화에 의한 인덕턴스(Lm)와 손실저항(Rm)은 출력전압의 크기에 영향을 주었으며 출력에서의 외부 커패시터(C22)에 의해서 고조파 성분 별로 제작된 트랜스포머는 대역통과 특성을 나타내었다. 이는 공진주파수 #에 따라 결정되었다. 고전압 펄스 발생 장치의 출력은 2.5kHz, Peak-to-Peak 1.8kV 고전압 펄스의 파형을 시뮬레이션을 통해 관찰할 수 있었다. 이는 실험결과와 일치하였으며 앞으로 트랜스포머의 특성의 이론적 연구에 의한 고전압펄스발생 장치 설계가 필요하리라 생각된다.
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참고문헌 (10)

  1. A. Mizuno. et al, "Indoor Air Cleaning using a Pulsed Discharge Plasma," IEEE trans. Industry application, Vol.35, No.6, pp.1284-1287, Nov. 1999. 

    상세보기 crossref

  2. Fei Wang et al, "Transient plasma Ignition of Qniescent and Flowing Air/Fuel Mixtures," IEEE Trans. Plasma Sci., Vol.33, No.2, pp.844-849, Aprl. 2005. 

    상세보기 crossref

  3. Jose' O. Rossi et al, "A 4-kV/2-A/5-kHz Compact Modulation for Nitrogen Plasma Ion Implantation," IEEE Trans. Plasma Sci., Vol.34, No.5, pp.1757-1765, Oct. 2006. 

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  4. K.H. Schoenbach et al, "Bio electrics-New applications for pulsed power technology," IEEE Trans. Plasma Sci.. Vol.30, No.1, pp.293-300, Feb. 2002. 

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  5. S.B. Dev. et al, "Medical applications of electroporation," IEEE Trans. Plasma Sci., Vol.28, No.1, pp.206-223, Feb. 2000. 

    상세보기 crossref

  6. K. Yukimura et al, "Two switch high voltage modulator for plasma based ion implantation," Surf. coat. Technol, Vol.156, No.1-3, pp-66-70, Jul. 2002. 

  7. L.M Redondo et al, "A new method to build a high-voltage pulse using only semiconductor Switches for plasma-immersion ion implatation," Surf. Coat. Technol., Vol.136, No.1-3, pp.51-54, Feb. 2001. 

    상세보기 crossref

  8. X. Tian et al, "Special modulator for high frequency, low-voltage plasma immersion implantation," Rev. Sci. Instrans., Vol.70, No.3, pp.1824-1827, Mar. 1999. 

    상세보기 crossref

  9. Y. Kim, "Study for the Design and Measurement of the High Voltage Pulse Generator Using Transformers," The Proceedings of the Korean Institute of Illuminating and Electrical Installation Engineers, 26(1), pp. 82 - 86, 2012. 

    원문보기 상세보기 crossref

  10. IEEE, Transformer Equivalent Circuit, ANSI/IEEE Std 390TM - 1987(R2007). 

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