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제안 방법
- 500W급의 순수정현파 인버터를 개발하였다. 배터리로 구동되는 인버터로서는 약 90%정도의 효율과 안정된 사인파를 출력하였다.
- 컨버터 설계 사양에 사용 가능한 적절한 MOSFET 및 다이오드를 선정한다. MOSFET과 다이오드를 선정하기 위하여 앞서 앞에서 설계한 변압기와 인덕터 커패시터 설계 값을 이용하여 푸쉬풀 컨버터 시뮬레이션을 통하여 MOSFET과 다이오드 선정을 진행하였다.
- 변압기의 코어와 턴 수 선정이 끝나면 변압기에 사용될 권선을 선정한다. 변압기 1차측과 2차측에 흐르는 RMS전류를 계산하거나 PSIM 시뮬레이션을 통하여 RMS전류를 측정하여 AWG규격을 만족하는 권선을 선정하였다.
- 여기에서는 변압기의 1차측, 2차측에 흐르는 RMS 전류를 PSIM을 이용하여 측정하였다. 그 결과 350ohm부하에서 1차측은 37.
- 최소 커패시턴스 값을 계산 후 실제로 회로에 적용 가능한 커패시터를 선정하기 위하여 커패시터에 존재하는 등가 직렬저항 ESR(Equivalent Series Resistance)를 고려하여 커패시터를 선정한다.
대상 데이터
- H-브리지 MOSFET의 선정에서 3가지 조건을 고려하여 선정하였다. 표 3은 PSIM 시뮬레이션을 통해 측정한 MOSFET의 입력전압 조건에 따른 MOSFET 의 스트레스를 나타낸다.
- 계산된 코어의 크기에 맞는 적정 코어를 CM400125 데이터시트를 참조하여 창성코어 OD571을 선정하였다(식 (10) 참조).
- 계산된 코어의 크기에 맞는 적정 코어를 삼화 코어의 데이터쉬트를 참조하여 PQ4040을 선정하였다.
- 변압기의 코어 선정은 일반적으로 많이 사용되고 있는 Area Product AP=Ac*Aw를 사용하였다. Ac는 코어의 단면적 Aw는 코어의 창면적을 나타내며 물리적으로 코어 단면적과 창면적의 곱으로 코어의 크기를 나타낼 수 있다.
- 다음에는 계산한 필요전선 굵기에 단면적을 계산 후 단면적에 맞는 Litz와이어 가닥수를 계산하여야 한다. 본 논문에서는 1차측에 0.1mm*960 가닥의 와이어를 사용하고 2차측에는 0.1mm*39 가닥의 와이어를 사용하였다. 변압기의 1차측과 2차측의 결정한 턴 수를 사용하여 다시 듀티를 재설계하면 Dmax는 0.
- 상기 표를 고려하여 MOSFET의 전압스트레스에 1.5배 마진을 두어 인피니언의 47N60C3 MOSFET을 선정하였다.
- 변압기를 설계하기 위하여 두 번째로 턴 비를 계산한다. 우선 Dmax를 0.5로 선정하였다. 그리고 컨버터의 최소 입력전압인 340V를 고려하여 계산한다.
- 인덕터에 흐르는 RMS전류를 만족하는 권선을 선정한다. 인덕터에 흐르는 RMS전류는 식 (8)과 같이 계산할 수 있다.
- 컨버터 설계 사양에 사용 가능한 적절한 MOSFET 및 다이오드를 선정한다. MOSFET과 다이오드를 선정하기 위하여 앞서 앞에서 설계한 변압기와 인덕터 커패시터 설계 값을 이용하여 푸쉬풀 컨버터 시뮬레이션을 통하여 MOSFET과 다이오드 선정을 진행하였다.
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