[논문]히스테리시스 전류제어의 스위칭 손실 저감을 위한 스위칭 시뮬레이션

박래호; 이덕형; 홍선기

히스테리시스 전류제어의 스위칭 손실 저감을 위한 스위칭 시뮬레이션
The switching simulation for the switching loss reduction of hysteresis current control 원문보기

박래호 (서보기기 및 제어연구실 호서대학교) , 이덕형 (서보기기 및 제어연구실 호서대학교) , 홍선기 (서보기기 및 제어연구실 호서대학교)

본 논문은 DC전원을 AC전원으로 변환시키는 인버터 중 기존의 히스테리시스 전류제어방식과 제시된 히스테리시스 전류 제어방식에서 기준 전류가 증가 할 경우의 히스테리시스 오퍼레이터와 기준 전류가 감소 할 경우의 히스테리시스 오퍼레이터 두 개의 히스테리시스 오퍼레이터를 가지는 히스테리시스 전류 제어 방식을 제안하고 그것들의 시뮬레이션을 해보고, 이 두 가지 방식의 스위칭 손실 감소의 차이를 비교 분석을 한 것이 논문의 주제이다.

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

문제 정의

본 논문에서는 기존방식의 제어기와 제안된 제어기를 Pspice를 이용한 시뮬레이션을 통하여 스위칭의 감소를 확인하고자 한다.

제안 방법

Simulink로 시뮬레이션을 한 것을 히스테리시스 전류 제어기 회로를 , , 와 같이 구성 하고, Pspice로 시뮬레 이션 결과를 보았다.
기존의 히스테리시스 오퍼레이터를 과 같은 기준 전류가 상승 할 때와 하강 할 때로 나누어 구동을 하는 히스테리시스 오퍼레이터를 갖는 방법을 제안하고, 에서 보여 주는 바와 같이 부하에 인가되는 전압을 Vdc와 -Vdc뿐 아니라 스위치를 오프 시키는 0 모드를 추가 하고 기준 전류의 기울기가 증가하고 전류가 상위 밴드에 도달 했을 때 -Vdc를 인가하지 않고 0 모드를 만들어 서서히 감소하게 하고, 또한 기준 전류의 기울기가 감소하고 전류가 하위 밴드에 도달 했을 때 Vdc를 인가하지 않고 0 모드를 만들어 전류의 급격한 증가를 막는다.

성능/효과

출력 파형인 <그림 10>과 <그림 12> 스위칭 파형인 <그림 11>과 <그림 13>에서 보여 지는 것과 같이 기준 파형의 한주기 동안 스위칭 횟수는 기존 방식의 스위칭 횟수가 상단 하단 각 각 11회씩의 스위칭을 하였고, 제안된 방식은 각각 4회씩의 스위칭 횟수를 보여준다. 이를 통하여 제안된 방식의 스위칭 주파수가 기존의 방식의 스위칭 주파수 보다 적다는 것을 확인 할 수 있었다.
기존의 히스테리시스 전류 제어 방식은 운전 조건에 따라 스위칭 주파수가 급격하게 증가하여 많은 열을 발생 할 수 있는 등의 단점이 있었다. 이에 본 논문에서 제안된 기준 전류가 상승 할 때와 하강 할 때로 나누어 구동을 하는 히스테리시스 오퍼레이터를 갖는 방법을 통하여 스위칭 주파수가 감소시킬 수 있었다. 또한 방법이 간단하여 다른 방법 들에 비하여 하드웨어적이나 소프트웨어적으로 간단하게 구현을 할 수있고, 시뮬레이션을 통하여 타당성을 보였으므로 히스테리시스 전류제어의 방법으로 널리 사용됨이 기대 된다.
출력 파형인 과 스위칭 파형인 과 에서 보여 지는 것과 같이 기준 파형의 한주기 동안 스위칭 횟수는 기존 방식의 스위칭 횟수가 상단 하단 각 각 11회씩의 스위칭을 하였고, 제안된 방식은 각각 4회씩의 스위칭 횟수를 보여준다.

후속연구

이에 본 논문에서 제안된 기준 전류가 상승 할 때와 하강 할 때로 나누어 구동을 하는 히스테리시스 오퍼레이터를 갖는 방법을 통하여 스위칭 주파수가 감소시킬 수 있었다. 또한 방법이 간단하여 다른 방법 들에 비하여 하드웨어적이나 소프트웨어적으로 간단하게 구현을 할 수있고, 시뮬레이션을 통하여 타당성을 보였으므로 히스테리시스 전류제어의 방법으로 널리 사용됨이 기대 된다.

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