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액티브 스너버를 이용한 고주파 용접기 컨버터 개발
Development of Converter for High Frequency Welding Machines using Active Snubber 원문보기

전력전자학회 논문지 = The Transactions of the Korean Institute of Power Electronics, v.21 no.4, 2016년, pp.351 - 355  

신준영 (Hyundai Welding Corporation) ,  이재민 (Hyundai Welding Corporation) ,  최승원 (Dept. of Electrical Engineering, Myongji University) ,  이준영 (Dept. of Electrical Engineering, Myongji University)

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

Welding machines are high-capacity systems used in a low-frequency range using IGBT. As their system is similar to a large transformer, most welding machines suffer a great loss because of hard switching and vast leakage inductance. A voltage-balancing circuit is designed to overcome these shortcomi...

주제어

#Active snubber   #Cell-balancing circuit   #High frequency inverter   #Soft swiching pwm   #Schottky diode   #Series structure full-bridge converter   #Zero voltage switching  

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

문제 정의

  • 본 논문에서는 고주파 용접기용 컨버터를 설계하고 실험 및 검증하였다. 고주파화를 통한 변압기의 크기 및 무게를 줄이고 큰 저항이 필요한 RCD 스너버 대신 액티브 스너버를 사용함으로 불필요한 무게를 줄여 기존의 같은 용량 용접기에 비해 소형화 및 경량화가 이루어졌다.
  • 기존의 용접기는 대용량 시스템으로 IGBT를 이용하여 주파수가 낮은 범위에서 사용되므로 변압기 등 시스템 크기가 매우 크다. 본 논문에서는 고주파화를 통하여 용접기의 크기를 줄이는 것이 목적으로 용접기의 구성 중 브리지 다이오드로 구성된 간단한 구조인 입력 AC/DC부를 제외한 인버터, 변압기, 정류기, 출력 인덕터를 포함하는 DC/DC 컨버터를 설계하고 실험 검증하였다.
  • 하지만 용접 전원의 소형·경량화를 위해 스위칭 주파수를 높여 변압기 및 출력 인덕터의 크기를 줄이고 효율 향상을 위한 소프트 스위칭 기법 사용 및 2차 정류기에 쇼트키 다이오드를 사용하기 위해 다이오드 차단전압의 Ringing 전압을 제한해 줄 수 있는 액티브 스너버를 사용하는 것이 본 연구의 목적이다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
용접기의 기능은? 용접기는 3상 교류 입력을 받아 정류기를 거쳐 DC/DC 컨버터를 통하여 저전압, 대전류의 출력을 이용하여 금속 재료를 용접한다. 기존의 용접기는 대용량 시스템으로 IGBT를 이용하여 주파수가 낮은 범위에서 사용되므로 변압기 등 시스템 크기가 매우 크다.
전압균형회로의 장점은? 전압균형회로는 20kHz의 스위칭 주파수를 가지며 불균형 상태의 전압을 상쇄하도록 상위 300V Full-Bridge와 하위 300V Full-Bridge를 전압균형회로에 있는 Cell Balancing Capacitor에 의해 에너지를 상호 교환하여 전압 균형 상태를 유지해 준다. 이러한 회로를 채택하여 높은 입력 전압을 사용하여도 2개의 Full-Bridge로 전압을 분배하므로 IGBT에 비해서 내전압은 낮지만 스위칭 주파수가 더 높은 MOSFET을 사용할 수 있다는 장점이 있으며 전하의 이동만을 담당하므로 작은 MOSFET으로 회로 구현이 가능하고 Open loop 제어방식으로 제어가 간단하며 비교적 낮은 주파수의 고정 시비율 동작으로 손실이 작다.
인버터 용접기의 특징은? 인버터 용접기는 기존의 사이리스터 용접기와는 달리 단순히 교류를 직류로 변화하지 않고 1차 정류한 직류를 스위칭 소자를 이용하여 다시 고주파의 교류로 변환한 이후 다시 직류로 변환하여 높은 주파수에 따른 변압기 등의 크기를 줄여 기존의 용접기보다도 매우 작고 가볍게 만들어지고 있다. 이러한 인버터 용접기는 단순히 전류를 직류로 변환하는데 그치지 않고 정밀한 용접제어를 위하여 DSP를 내장하고 있다.
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참고문헌 (3)

  1. C. J. Lee, Y. C. Kim and J. D. Kim, "Technology on arc welding machine of aluminum by digital control," Journal of Korea Welding and Joining Society, Vol. 31, No. 1, pp. 26-32, Feb. 2013. 

  2. S. K. Kwon and S. P. Mun, "Development of arc welding machines DC-DC converter using a novel full-bridge soft switching PWM inverter," Journal of Korean Institute of Illuminating and Electrical Installation Engineers, Vol. 22, No. 6, pp. 26-33, Jun. 2008. 

  3. K. M. Yoo, S. J. Kim, K. D. Kim, S. H. Park, Y. S. Byeon, S. B. Lim, and J. Y. Lee "LLC resonant converter design for uninterruptible power supply battery discharger," The Transactions of the Korean Institute of Power Electronics, Vol. 18, No. 3, pp. 240-246, Jun. 2013 

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