[논문]고전압 펄스 발생 장치의 관한 부하의 변화를 고려한 펄스회로의 이론적 연구

김영주; 방상석; 이채한; 김상현

doi:10.5207/jieie.2016.30.3.106

[국내논문] 고전압 펄스 발생 장치의 관한 부하의 변화를 고려한 펄스회로의 이론적 연구
Theoretical Study of Pulse Circuits with the Load Variation 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.30 no.3, 2016년, pp.106 - 112

김영주 , 방상석 (홍익대 과학기술대 전자전기공학과) , 이채한 (홍익대 과학기술대 전자전기공학과) , 김상현 (홍익대 과학기술대 전자전기공학과)

Abstract ▼ AI-Helper

The high-voltage pulse generator consists of transformers of fundamental wave and harmonic waves, and shunt capacitors. The pulse has the fundamental wave and the harmonic waves that have been as a series circuit by the transformers to make high voltage pulse. This paper shows that pulse generator circuit is analyzed by using transformer equivalent circuits with the effect of load and simulated in time domain using Matlab program. The output voltage of pulse were obtained to 2.5kHz, 2.0kV. In high voltage circuit, capacitors are related to frequency band pass characteristics. Also, it is shown that the voltage of output pulse increases according to the growth of load.

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AI 본문요약
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문제 정의

본 논문에서는 펄스의 기본파와 고조파 성분들을 각각 트랜스포머들로 승압시키고 이를 직렬로 합하여 고전압 펄스를 얻는 장치의 특성을 얻기 위하여 이론적 회로분석을 하였다. 부하의 영향을 고려하기 위하여부하룰 포함한 트랜스포머 2차측 임피던스를 1차측으로 전환하였고 트랜스포머의 1차측 전압을 구하였다.

제안 방법

본 연구에서는 실험한 자료[9]들을 참고하여 트랜스포머의 등가화로에서 부하의 영향을 고려하기 위하여 2차측 임피던스를 1차측으로 환산하여 트랜스포머의 1차측 전압을 구하였다. 따라서 기본파 및 고조파들의 회로들을 재구성하여 고전압 펄스 발생 장치의 이론적 특성을 새로이 구하였다.
본 연구에서는 실험한 자료[9]들을 참고하여 트랜스포머의 등가화로에서 부하의 영향을 고려하기 위하여 2차측 임피던스를 1차측으로 환산하여 트랜스포머의 1차측 전압을 구하였다. 따라서 기본파 및 고조파들의 회로들을 재구성하여 고전압 펄스 발생 장치의 이론적 특성을 새로이 구하였다. 또한 부하변화에 의한 출력펄스 전압의 변화를 구하였다.
따라서 기본파 및 고조파들의 회로들을 재구성하여 고전압 펄스 발생 장치의 이론적 특성을 새로이 구하였다. 또한 부하변화에 의한 출력펄스 전압의 변화를 구하였다.
고전압 펄스 발생 장치를 트랜스포머로 구성하여 실험을 하였으며[9], 실험한 자료들로 고전압 펄스 발생장치에 관한 특성을 얻기 위해 시뮬레이션을 하였고[10] 본 연구에서는 이론적으로 회로의 특성[11]을 새로이 분석하여 고전압 펄스 발생을 확인하였다.
고전압 펄스를 만들기 위해서 기본파와 각 고조파들의 크기는 푸리에 계수와 동일하며 위상은 180° 차이를 보이며 기본파 및 고조파 성분들의 위상들을 각각 0˚과 180˚로 이루기 위하여 입력파형의 위상을 조절하였으며 그 성분들은 표 2와 같다.
본 논문에서는 펄스의 기본파와 고조파 성분들을 각각 트랜스포머들로 승압시키고 이를 직렬로 합하여 고전압 펄스를 얻는 장치의 특성을 얻기 위하여 이론적 회로분석을 하였다. 부하의 영향을 고려하기 위하여부하룰 포함한 트랜스포머 2차측 임피던스를 1차측으로 전환하였고 트랜스포머의 1차측 전압을 구하였다. 또한 기본파 및 고조파 트랜스포머들의 상호작용을 분석하기 위하여 1차측 임피던스를 2차로 전환하여 이론적 분석을 하였다.
부하의 영향을 고려하기 위하여부하룰 포함한 트랜스포머 2차측 임피던스를 1차측으로 전환하였고 트랜스포머의 1차측 전압을 구하였다. 또한 기본파 및 고조파 트랜스포머들의 상호작용을 분석하기 위하여 1차측 임피던스를 2차로 전환하여 이론적 분석을 하였다. 출력에서는 외부 커패시터(C_2i)와 인덕턴스(L_2i)에 의해서 고조파 성분 별로 대역통과 특성을 나타내었다.
0kV 고전압 펄스의 파형을 회로분석과 프로그램을 통해 구할 수 있었다. 또한 부하의 변화에 따른 고전압 펄스값의 변화도 구하였다. 즉 부하가 증가하면 고전압 펄스값도 증가하는 것을 알 수 있었다.

성능/효과

또한 부하의 변화에 따른 고전압 펄스값의 변화도 구하였다. 즉 부하가 증가하면 고전압 펄스값도 증가하는 것을 알 수 있었다.

후속연구

부하 변동에 따른 회로분석에 의한 설계에 관한 연구로 앞으로 고전압펄스 발생장치 분야에 응용되리라 생각한다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	고전압 펄스 발생 방법은 어떤 방법들이 있는가?	고전압 펄스 발생 방법으로는 IGBT switch 와 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 1-40kV 고전압 펄스를 발생시키고 있다.
	본 연구에서 기본파 및 고조파들의 회로들을 재구성하여 고전압 펄스 발생 장치의 이론적 특성을 새로이 구한 이유는?	본 연구에서는 실험한 자료[9]들을 참고하여 트랜스포머의 등가화로에서 부하의 영향을 고려하기 위하여 2차측 임피던스를 1차측으로 환산하여 트랜스포머의 1차측 전압을 구하였다. 따라서 기본파 및 고조파들의 회로들을 재구성하여 고전압 펄스 발생 장치의 이론적 특성을 새로이 구하였다.
	고전압 펄스의 응용분야는 무엇이 있는가?	고전압 펄스를 만드는 연구가 많이 진행되어 있으며 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], 이온 물질 표면처리[3], 음식물 부패방지[4], 살균소독[5], 여러 환경정화 분야에 적용되고 있다.

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상세보기
Youngju Kim, "Study for the Design and Measurement of the High Voltage Pulse Generator Using Transformers," JIEIE, 26(1), pp. 82-86, 2012.
Youngju Kim et al, "Simulation Study of Characteristics for Device of the High Voltage Pulse Generator," JIEIE, 26(12), pp. 80-86, 2012.
Youngju Kim, "Theoretical Study of the Circuits for Device of the High Voltage Pulse Generator," JIEIE, 27(1), pp. 99-108, 2013.

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