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출력전압 제어 가능한 모듈형 DC/DC 컨버터 설계
Design of Modular DC / DC Converter Design with Programmable Output Voltage 원문보기

한국전자통신학회 논문지 = The Journal of the Korea Institute of Electronic Communication Sciences, v.14 no.2, 2019년, pp.345 - 350  

채용웅 (계명대학교 전자공학전공)

초록
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본 연구는 부하의 크기에 따라 출력전압이 변환 가능한 모듈형 컨버터 설계에 관한 것이다. 컨버터는 부하의 크기에 따라 효율이 결정되며 낮은 부하에 대해서는 일반적으로 효율이 낮다. 따라서 대용량의 컨버터를 제작하는 것보다는 소용량의 모듈형 컨버터를 제작하여 부하의 크기에 따라 컨버터 모듈의 병렬결선을 통해 시스템의 용량을 결정하는 것이 효율적인 측면에서 유리할 것이다. 이를 위해 본 연구에서는 부하에 따라 모듈의 수를 조절 가능하도록 설계된 모듈형 DC/DC 컨버터를 소개할 것이다. 모듈의 병렬결선을 위해 출력단에는 프로그램 가능한 저항을 배치하고 이 가변저항을 조절하여 전압의 크기를 조절 가능하게 하였다. 이와 같은 방식으로 제어되는 시스템은 경부하의 경우에 약 32% 가량의 효율 개선을 나타내는 것으로 확인되었다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

This study deals with the design of a modular converter that can convert the output voltage according to the size of the load. The efficiency of the converter depends on the size of the load and is generally less efficient for lower loads. Therefore, it is more efficient to construct a small capacit...

주제어

#컨버터   #모듈   #가변 저항   #효율   #병렬   #전력  

표/그림 (7)

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

문제 정의

  • 본 연구에서 제시하는 방법은 기존에 모듈형 컨버터의 출력전압을 제어하기 위한 복잡한 구성없이도 병렬구성을 가능하게 하는 것이다. 그림 1은 모듈형 컨버터의 기본 구성을 나타내며,.
  • 그림에 나타난 바와 같이 부하가 낮을수록 효율은 낮으며 부하가 증가할수록 효율은 증가한다. 본 연구에서 최소한의 정격을 갖는 모듈형 컨버터를 제작하여 병렬로 정격을 증가시켜야 하는 이유가 여기에 있다. 즉 정격이 낮은 모듈형 컨버터는 정격이 큰 컨버터에 비해 경부하에 대해서도 상대적으로 높은 효율을 보일 수 있기 때문이다.
  • 이에 본 연구에서는 부하의 크기에 따라 병렬결선이 가능한 소용량의 컨버터를 제작하였다. 이러한 모듈형의 컨버터는 부하의 용량의 크기에 따라 모듈의 수가 결정되는 가변적 시스템의 제작을 가능하게 할 것이다.

가설 설정

  • 본 연구에서는 모듈형 컨버터가 병렬로 결선되는 경우를 위한 컨버터 설계에 한정될 것이다. 컨버터 용량의 증가를 위해 복수개의 모듈형 컨버터를 병렬로 결선하게 되면 각 모듈의 출력전압이 정확하게 일치할 수 없기 때문에 전류의 흐름에 문제가 발생하게 된다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
최근의 회로는 일반적으로 어떠한 구성 요소를 포함하는가? 최근의 회로는 일반적으로 마이크로컨트롤러, DSP, FPGA 등과 같은 많은 구성 요소를 포함한다. 이러한 각 구성 요소에는 특정 전압 요구 사항이 있는데, 이를 위해 가장 효율적인 솔루션은 중앙의 대용량 전원공급 장치와 다수의 로컬 컨버터 모듈로 구성된 분산 전원 시스템이다.
최적화된 DC/DC 컨버터라고 해도 대형 컨버터의 실제 효율이 전력 및 토폴로지에 따라 약 85% 미만이 되는 이유는 무엇인가? 대형 컨버터는 일반적으로 90 % 이상의 효율 수준에서 작동하지만, 부하가 낮은 경우에는 이러한 정격을 훨씬 더 달성하기 어려우며, 그와 같은 높은 효율도 기대하기 어렵다. 따라서 최적화된 DC/DC 컨버터라고 해도 실제 효율은 전력 및 토폴로지에 따라 약 85% 미만이 된다.
모듈러 변환기의 강점은 무엇인가? 고출력 애플리케이션에 사용 가능한 모듈러 변환기는 이미 학계 및 산업계에서 큰 관심을 가지고 있다[1-4]. 낮은 열특성, 고품질 파형, 낮은 디바이스 정격, 내결함성, 용량 및 전압 확장성의 측면이 모듈러 변환기의 강점이라고 하겠다. 이 개념은 이미 고전압전력변환 응용에서 이미 널리 활용되고 있으며, 이미 상당한 연구가 DC/DC 변환기 의 토폴로지로 널리 사용되고 있다[7-10].
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