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제안 방법
- 낮은 주파수 영역에서 다른 공진점들이 발생하게 된다. 따라서 이러한 공진점에 반응하는 것을 방지하기 위해서 PLL 제어를 통해 주파수 가변 범위를 제한하였다. 이롤 통해 공진점내에서 출력전압을 제어함을 보여준다.
- 다음으로 실제 초음파 용접기를 구현한 OR-CAD 시뮬레이션을 그림 6에 보여주고 있다. 시뮬레이션 는 크게 3부분으로 나눌 수 있는데, 첫 번째로 의 구형파를 발생시키고 출력 20kHz 전압을 조절하기 위한 인버터부와 두 번째로 L-C 직렬공진을 위한 공진 회로부, 그리고 마지막 세 번째로 무부하시 출력 전압이 커지므로 특정 전압 이상이 되면 에너지 회수 및 출력단 보호를 위한 출력 보호부이다. 여기서 인버터는 이상적인 전압 신호원을 사용하여 구현하였고 출력 전압의 크기 즉 구형파의 폭은 DSTM3의 시간 지연을 줌으로써 구현 할 수 있다.
- 어떠한 부하 조건에도 에너지 손실을 최소로 하기 위해서는 발진기의 출력을 용접기의 기계적 공진 주파수로 제어해 주어야 한다. 이를 위해 그림에서와 같이 전압 전류 센서의 신호를 비교기를 통해 각 신호간의 위상차를 검출하고 이를 PI 제어기를 통해 PLL 제어를 수행하였다. 출력 공진 필터와 제어 방식에대한 자세한 설명은 다음 장에 하기로 한다.
- 발진부 인버터는 상용전원을 이용 인버터의 전원을 만들기 위해 AC인 상용전원을 DC롤 바꾸기 위한 정류부가 필요하며, 임의의 고주파 출력을 발생하기 위해 Full-Bridged 인버터가 필요하다. 인버터 출력은 고주파 절연 변압기를 이용하여 입력과 출력을 절연하였으며 인버터 출력은 구형파이므로 정형파의 고주파를 얻기 위해 출력에 L-C 직렬공진 형태의 필터를 사용하였다.
- 초음파 용접기용 발진자의 특성을 이해하고 이에 따른 소재별 용접 공정 변수를 도출하였으며 도출된 변수를 이용하여 실제 용접기에서 발진부에 해당하는 L-C 공진형 인버터의 공진 L-C 파라메터를 도출하여 실제 인버터 제작에 사용하였다. 제작된 인버터의 알고리즘 구현을 위해 고주파 신호처리 및 위상제어 알고리즘을 사용하여 출력의 안정도를 높였다.
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