[논문]공진형 고주파 인버터에서의 공진주파수 추적을 위한 PLL 기법

김학성

[국내논문] 공진형 고주파 인버터에서의 공진주파수 추적을 위한 PLL 기법
PLL Technique for Resonant Frequency Trancking in High Frequency Resonant Inverters 원문보기

김학성 (금오공과대학교 전자공학부)

The PLL(Phase-Locked Loop) techniques re employed to make the switching frequency of a resonant inverter follow the resonant frequency which may vary due to the load variations during operation. The conventional design guide of PLL is not suitable in these case since the inverter characteristics are not considered. In this paper the phase characteristics of a resonant inverter is analysed and added to the closed loop. And the design of PLL with digital phase detector is illustrated for the output frequency to track the resonant frequency of the inverter.

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문제 정의

본 논문에서는, 인버터의 스위칭 주파수가 공진 주파수를 추적하도록 하는 PLL 기법으로서, 인버 터의 위상 특성을 고려한 PLL 설계방법을 제안한 다, 이를 위하여, 인버터와 PLL의 기본 동작에 대하여 간략히 알아보고, PLL의 설계에 필요한 인버 터의 위상특성을 분석하고 모델링을 실시한다. 그 리고, 자주 사용되는 디지털 위상검출기 방식의 PLL에 대하여, 설계 파라미터를 결정할 때 고려되 어야할 사항들을 검토하고, 인버터의 위상 특성이 이들 파라미터에 주는 영향을 분석한다.

제안 방법

본 논문에서는, 인버터의 스위칭 주파수가 공진 주파수를 추적하도록 하는 PLL 기법으로서, 인버 터의 위상 특성을 고려한 PLL 설계방법을 제안한 다, 이를 위하여, 인버터와 PLL의 기본 동작에 대하여 간략히 알아보고, PLL의 설계에 필요한 인버 터의 위상특성을 분석하고 모델링을 실시한다. 그 리고, 자주 사용되는 디지털 위상검출기 방식의 PLL에 대하여, 설계 파라미터를 결정할 때 고려되 어야할 사항들을 검토하고, 인버터의 위상 특성이 이들 파라미터에 주는 영향을 분석한다. 제안된 기 법의 유윰성을 확인하기 위하여, PLL의 설계 예에 대하여 시뮬레이션을 실시하고 그 결과를 분석한다.
그 리고, 자주 사용되는 디지털 위상검출기 방식의 PLL에 대하여, 설계 파라미터를 결정할 때 고려되 어야할 사항들을 검토하고, 인버터의 위상 특성이 이들 파라미터에 주는 영향을 분석한다. 제안된 기 법의 유윰성을 확인하기 위하여, PLL의 설계 예에 대하여 시뮬레이션을 실시하고 그 결과를 분석한다.

이론/모형

FLL을 이용한 곰진주파수 추적 시스템은 그림 1과 같이 구성된다, 인버터의 출력전류 신호가 PLL 로 입력되고 PLL■의 출력신호가 인버터의 게이트 신호로 작용하는 폐루프를 형성한다. 인버터 전류 는 정현파인데, 노이즈에 둔감하게 위상/주파수 정 보■를 정확하게 전달하기 위하여 ZCD (Zero Cross Detector)를 사용한다.

성능/효과

공진 주파수에서 동작하는 인버터에서, 부하변동 에 의한 공진 주파수외 변화에도 불구하고, 스위칭 소자의 구동 주파수를 항상 공진 주파수로 유지하기 위한 방법으로서, PLL올 채택하여 그 특성과 설계방법에 설명하였다, PLL의 해석방법을 기본으 로하여, 인버터의 위상특성믈 해석하여 PLL의 루 프에 포함시킴으로써, 기존의 PLL 해석기법을 적 용할 수 있게 되었다, 본 논문에서는 인버터의 위 상특성을 근사적인 선형모델로 나타내었으며, 이를 활윰하여 PLL을 설계한다면 안정된 동작을 보장하 게 될 것이다. 보다 넓은 범위의 주파수에서 동작 가능한 주파수 추적기법을 사용하기 위해서는 PLL 과 인버터의 비선형 특성을 고려한 해석적인 방법이 고안되어야 할 것이다.

후속연구

공진 주파수에서 동작하는 인버터에서, 부하변동 에 의한 공진 주파수외 변화에도 불구하고, 스위칭 소자의 구동 주파수를 항상 공진 주파수로 유지하기 위한 방법으로서, PLL올 채택하여 그 특성과 설계방법에 설명하였다, PLL의 해석방법을 기본으 로하여, 인버터의 위상특성믈 해석하여 PLL의 루 프에 포함시킴으로써, 기존의 PLL 해석기법을 적 용할 수 있게 되었다, 본 논문에서는 인버터의 위 상특성을 근사적인 선형모델로 나타내었으며, 이를 활윰하여 PLL을 설계한다면 안정된 동작을 보장하 게 될 것이다. 보다 넓은 범위의 주파수에서 동작 가능한 주파수 추적기법을 사용하기 위해서는 PLL 과 인버터의 비선형 특성을 고려한 해석적인 방법이 고안되어야 할 것이다.

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