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LLC 공진형 컨버터를 이용한 무정전전원장치 Battery Discharger 설계
LLC Resonant Converter design for Uninterruptible Power Supply Battery Discharger 원문보기

전력전자학회 논문지 = The Transactions of the Korean Institute of Power Electronics, v.18 no.3, 2013년, pp.240 - 246  

유광민 (Dept. of Electrical Engineering, Myongji University) ,  김승주 (Dept. of Electrical Engineering, Myongji University) ,  김경동 (Dept. of Electrical Engineering, Myongji University) ,  박승희 (Dept. of Electrical Engineering, Myongji University) ,  변용섭 (Eon Co., Ltd.) ,  임승범 (Eon Co., Ltd.) ,  이준영 (Dept. of Electrical Engineering, Myongji University)

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

An Uninterruptible Power Supply(UPS) is a system designed to deliver energy during accidents that the AC mains is out of its acceptable limits, without interruption of power flow through the load. Battery Discharger is the device to supply high quality power to the Inverter, when accidents occur, su...

주제어

#uninterruptible power supply (UPS)   #LLC   #battery discharger  

AI 본문요약
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* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

  • 최근 상용전원의 정전 및 전압 변동에 민감한 산업용 첨단 장비, 의료기기, 컴퓨터, 금융, 사무용 기기 등 고도의 디지털 정보 치리기기의 사용이 증가하면서 UPS의 수요가 증가하고 있다. UPS의 가장 큰 목적은 정전과 같은 사고 발생 시 충전된 배터리전압을 이용하여 일정시간 동안 부하에 필요한 양질의 전압을 공급하는데 목적이 있다[1].
  • 따라서 본 논문에서는 이를 충족시키기 위해 400us의 절체시간을 확보했다. 하드웨어의 구성은 트랜스포머는 PQ5050을 사용하였으며 1차측 누설인덕턴스가 적어 외부에 보조 인덕터(PQ4040)를 추가하여 이를 공진에 필요한 누설 인덕턴스를 대신하게 하였다.
  • 본 논문에서는 3kW급 UPS Battery Discharger용 컨버터로 LLC 공진형 컨버터를 제안한다. LLC 공진형 컨버터는 빠른 응답특성을 가지며 효율면에서 유리한 장점이 있다.
  • 본 논문에서는 UPS Battery Discharger용 3kW급 LLC 공진형 컨버터를 설계하고 실험 검증하였다. 무순단을 목표로 하여 400us이하의 절체시간을 확보했다.
  • 본 논문에서는 UPS Battery Discharger용 전력변환기로 LLC resonant 컨버터를 제안한다. 기존에 LLC resonant 컨버터는 비교적 입력전압보다 낮은 전압으로 강압하는 토폴로지에 대부분이 적용되었으나 UPS Battery Discharger처럼 입력전압보다 출력전압이 높은 어플리케이션에 적용하여 실험 검증하였다.

가설 설정

  • 그림 6은 Battery 전압가변에 따른 출력 정전압제어 시뮬레이션 회로도 및 파형이다. 시뮬레이션 조건은 넓은 입력범위의 55Vdc ~ 85Vdc, 출력 760Vdc 제어설정을 하였다. 이때 부하는 3kW이다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
UPS의 가장 큰 목적은? 최근 상용전원의 정전 및 전압 변동에 민감한 산업용 첨단 장비, 의료기기, 컴퓨터, 금융, 사무용 기기 등 고도의 디지털 정보 치리기기의 사용이 증가하면서 UPS의 수요가 증가하고 있다. UPS의 가장 큰 목적은 정전과 같은 사고 발생 시 충전된 배터리전압을 이용하여 일정시간 동안 부하에 필요한 양질의 전압을 공급하는데 목적이 있다[1].
Passive-Standby방식의 장단점은? Passive-Standby은 평상시 상용전원을 출력에 공급하고 있다가 정전시에만 인버터를 동작시켜 부하에 전원을 공급하는 방식이다. 이 방식은 비교적 효율이 높으며 가격이 저렴하다는 장점이 있으나 정전시 응답속도가 느리며 입력전압에 따라 출력전압이 크게 변동되는 단점이 있다. 주로 중용량 급에 사용되어진다.
Double-Conversion방식이란? Line-Interactive 방식은 입력전압에 따라 출력전압이 크게 변동되는 것을 방지하기 위하여 입력측에 전압보상기를 추가한 방식이며 이에 따라 입력전압의 변동시 일정전압으로 유지시킴으로 인하여 출력전압을 안정적으로 공급하는 방식이며 소용량 UPS에서 주로 사용되어진다. Double-Conversion방식은 상시 인버터 방식이라 하며 상용전원을 직류전원으로 변환하여 축전지를 충전하고 인버터 부를 통해 직류전원을 다시 안정된 교류전원으로 변환해 출력으로 보내는 방식이다. 비교적으로 안정된 전압을 공급할 수 있으나 전력변환기의 수가 증가함에 따라 효율측면에서 불리한 면이 있다.
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참고문헌 (4)

  1. Seung-Beom Lim, Yun-Ha Lee, Jun-Keun Ji, Soon-Chan Hong. "Development of Single Phase UPS for Low Cost and High Performance," Power Electronics Annual Conference, pp. 199-200, Nov. 2011. 

  2. Dipl-Ing. Wilhelm Solter, "A New International UPS Classification by IEC 62040-3," Proc. of Telecommunications Energy Conference (INTELEC), pp. 541-545, 2002. 

  3. S. Karve, "Three of a Kind[UPS Topologies, IEC Standard]," IEE Review, Vol. 46, No. 2, pp. 27-31, Mar. 2000. 

    상세보기

  4. D. U .Kim, H. J. Shin, S. P. Ryu, B. G. Min., "Development of UPSs Using DSP," Power Electronics Annual Conference, pp. 292-295, Jul. 2001. 

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