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양방향 DC-DC 컨버터의 소신호 모델링 및 제어기 설계 연구
A Study on Small-Signal Model and Controller Design of Bi-directional DC-DC Converter 원문보기

전력전자학회 2014년도 전력전자학술대회 논문집, 2014 July 01, 2014년, pp.25 - 26  

전승욱 (연세대학교) ,  배선호 (연세대학교) ,  권나래 (연세대학교) ,  김혜천 (연세대학교) ,  성동호 (연세대학교) ,  박정욱 (연세대학교)

초록
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배터리를 사용하는 하이브리드 시스템의 확장으로 인하여 2차 전지를 활용할 수 있는 양방향 컨버터의 사용이 증가하고 이에 대한 연구의 필요성 또한 증가하고 있다. 기존 비절연형 단방향 컨버터는 인덕터의 전류와 부하단 캐패시터의 전압을 변수로 지정하고 고정 전원과 고정부하를 대입하여 모델링에 적용했지만, 실제 사용되는 양방향 컨버터의 동작과는 차이가 있다. 또한 이상적인 전원과는 달리 배터리의 단자전압은 SOC 및 충방전 상태에 따라 전압 변동이 일어나고 컨버터의 스위칭 동작에 의해 전압 리플이 발생하기 때문에 제어기를 설계하기 위해서는 이를 반영하여 해석하는 것이 필요하다. 본 논문에서는 비절연형 양방향 컨버터의 양쪽에 부착된 캐패시터가 모두 변수로 적용된 전달함수와 이를 이용하여 설계된 제어기를 제안한다. 컨버터 모델링에 State-Space Averaging 방법을 사용하여 양방향 컨버터의 소신호 분석을 하였고, 충전 모드와 방전 모드 일때 전달함수를 각각 구하였다. 앞서 구한 전달함수를 이용하여 pole/zero 분석을 통해 PI 제어기 설계를 하였고, 주파수 분석을 통해 안정성을 확인하였다.

AI 본문요약
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문제 정의

  • 그리하여 전압이 가변하는 배터리의 특성과 하드웨어의 특수한 상황에 따라 제어기 계수를 수정하는 것으로 시스템을 설계, 활용하였다. 하지만 실제 배터리가 부착되어 동작하면 전압은 고정적이지 않게 되고, 전류의 흐름이 연속적이기 때문에 이러한 상태를 반영하는 연구를 수행하였다. 본 논문 2장에서는 State Space Averaging 방식을 이용한 비절연형 양방향 컨버터의 모델링에 대해 소개한다.
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