[논문]Plasma Burner 구동을 위한 무손실 단일 스위치 인버터

강경수; 김상연; 김세민; 이정준; 노정욱

Plasma Burner 구동을 위한 무손실 단일 스위치 인버터
Lossless Single-Switch Inverter for Plasma Burner Drive Application 원문보기

강경수 (국민대학교 전자공학과) , 김상연 (국민대학교 전자공학과) , 김세민 (국민대학교 전자공학과) , 이정준 (국민대학교 전자공학과) , 노정욱 (국민대학교 전자공학과)

기존 Plasma Burner용 인버터 구동회로의 경우, Full Bridge Inverter를 사용하기 때문에 소자수가 많고 스위칭 손실이 큰 문제점이 있다. 본 논문은 Plasma Burner 구동을 위한 무손실 단일 스위치 인버터를 제안한다. 기존 Full Bridge Inverter를 사용하는 Plasma Burner 구동회로의 경우에는 4개의 스위치를 사용하기 때문에 스위치 손실이 매우 크고, Heat-sink 크기가 커지는 단점이 있다. 반면 제안된 Plasma Burner 구동을 위한 무손실 단일 스위치 인버터는 1개의 스위치를 사용하고, 스너버의 전력 손실이 최소화되기 때문에 전력 손실이 매우 작고 Heat-sink 최소화 및 고효율화가 가능한 장점을 갖는다. 본 논문에서는 제안된 Plasma Burner 구동을 위한 무손실 단일 스위치 인버터의 이론적인 특성을 분석하고 모의실험을 통해 확인하였으며, 15W급 Plasma Bunrer에 적용하여 실험을 통해 우수성을 검증하였다.

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

문제 정의

또한 각 스위치별로 Gate Driver를 사용하기 때문에 회로 구현의 어려움이 있으며 소자의 발열이 많고 Heat sink 크기가 증가하며, 전체 회로의 부피 증가 및 제작 단가가 증가하는 단점이 있다. 따라서 본 논문에서는 기존 인버터와 동일한 전압을 출력하여 Plasma 발생이 용이하고, 고효율 및 저가형 구현이 가능한 Plasma Burner 구동용 무손실 단일 스위치 인버터를 제안하였다. 이론적 분석과 모의실험을 통해 제안회로의 타당성을 검증하였으며, 15W급 Plasma Burner 구동용 무손실 단일 스위치 인버터 회로 시작품을 제작하여 실험을 수행하였다.

제안 방법

따라서 본 논문에서는 스위치를 1개만 사용하여 스위칭 손실을 줄이고, 스너버 손실을 최소화 하였으며, Heat sink 크기를 최소화 하여 제작 단가를 낮출 수 있는 Plasma Burner 구동용 무손실 단일 스위치 인버터 인버터를 제안한다.
Plasma Burner 구동용 무손실 단일 스위치 인버터의 타당성 및 우수성 검증을 위해 15W급 Plasma Burner 구동 인버터를 위한 시작품을 제작하여 다음과 같은 실험결과를 제시한다. Plasma 구동용 무손실 단일 스위치 인버터 동작을 위해 UC3845 Gate Driver를 사용하였으며 설계를 위한 입출력 사양과 실험에 사용된 주요 파라미터는 다음과 같다.
따라서 본 논문에서는 기존 인버터와 동일한 전압을 출력하여 Plasma 발생이 용이하고, 고효율 및 저가형 구현이 가능한 Plasma Burner 구동용 무손실 단일 스위치 인버터를 제안하였다. 이론적 분석과 모의실험을 통해 제안회로의 타당성을 검증하였으며, 15W급 Plasma Burner 구동용 무손실 단일 스위치 인버터 회로 시작품을 제작하여 실험을 수행하였다. 실험 결과 제안된 회로는 기존 회로와 동일한 Plasma가 발생됨을 확인하였으며 무손실 단일 스위치를 통해 스위치의 전압 스트레스 및 스위칭 전력 손실을 최소화 하였다.

대상 데이터

Plasma Burner 구동용 무손실 단일 스위치 인버터의 타당성 및 우수성 검증을 위해 15W급 Plasma Burner 구동 인버터를 위한 시작품을 제작하여 다음과 같은 실험결과를 제시한다. Plasma 구동용 무손실 단일 스위치 인버터 동작을 위해 UC3845 Gate Driver를 사용하였으며 설계를 위한 입출력 사양과 실험에 사용된 주요 파라미터는 다음과 같다.
그림 1은 제안된 Plasma Burner 구동용 무손실 단일 스위치 인버터 회로이다. 제안된 회로는 1개의 MOSFET, Snubber Diode 1개, Snubber Capacitor 1개, High Voltage Transformer(H.V.Trans) 1개로 구성되어 있으며 High Voltage Transformer를 통해 고압의 인버터 출력 전압을 발생시킨다. 아울러 제안된 무손실 Snubber를 적용한 Plasma Burner 구동 인버터는 전력 손실을 최소화 할 수 있기 때문에 낮은 입력 전력으로 최대 출력 전압을 발생시킬 수 있고, Heat sink 크기가 작아지기 때문에 시스템의 소형화와 저가 구현에 유리한 장점이 있다.

성능/효과

그림 4(a)는 15W급 Plasma Burner 구동용 무손실 단일 스위치 인버터 PBA이고, 그림 4(b)는 실제 Plasma 발생 모습이다. 기존 Plasma Burner 구동 인버터 회로와 동일한 Plasma 발생을 확인하였으며, 기존에 비해 50%정도의 회로 부피를 감소시켰으며, 40% 정도의 원가가 감소되었다. 그림 5는 무손실 단일 스위치를 적용한 Plasma Burner 구동 인버터의 주요 파형이다.
또한 스위칭 손실이 최소화 되어 Heat sink 크기를 최소화 하였으며 이때, 스위치의 온도는 약 40℃로 측정되었다. 따라서 위의 실험 결과를 통해 제안된 회로는 최소한의 낮은 전력으로 Plasma 발생이 가능하고 저가형 고밀도 회로구현이 가능함을 확인하였으며, Plasma Burner 구동용 인버터뿐만 아니라 고압 발생 전력 변환 회로가 적용되는 다른 전자 제품 및 다양한 분야에서도 적합할 것으로 예상된다.
실험 결과 제안된 회로는 기존 회로와 동일한 Plasma가 발생됨을 확인하였으며 무손실 단일 스위치를 통해 스위치의 전압 스트레스 및 스위칭 전력 손실을 최소화 하였다. 또한 스위치의 발열량 감소를 통해 Heat sink 부피 최소화, 회로의 부피 및 원가를 최소화 하였으며, 효율 또한 우수함을 확인하였다. 최종적으로 제안된 Plasma Burner 구동용 무손실 단일 스위치 인버터는 Plasma 발생 회로에 매우 적합할 뿐만 아니라, 고압 발생 전력 변환 회로가 적용되는 다른 전자 제품에도 적용 가능할 것으로 기대된다.
그림 5는 무손실 단일 스위치를 적용한 Plasma Burner 구동 인버터의 주요 파형이다. 무손실 단일 스위치 인버터의 이론적 분석과 동일하게 스위치의 전압 스트레스가 감소되었음을 확인할 수 있었다. 또한 스위칭 손실이 최소화 되어 Heat sink 크기를 최소화 하였으며 이때, 스위치의 온도는 약 40℃로 측정되었다.
이론적 분석과 모의실험을 통해 제안회로의 타당성을 검증하였으며, 15W급 Plasma Burner 구동용 무손실 단일 스위치 인버터 회로 시작품을 제작하여 실험을 수행하였다. 실험 결과 제안된 회로는 기존 회로와 동일한 Plasma가 발생됨을 확인하였으며 무손실 단일 스위치를 통해 스위치의 전압 스트레스 및 스위칭 전력 손실을 최소화 하였다. 또한 스위치의 발열량 감소를 통해 Heat sink 부피 최소화, 회로의 부피 및 원가를 최소화 하였으며, 효율 또한 우수함을 확인하였다.

후속연구

또한 스위치의 발열량 감소를 통해 Heat sink 부피 최소화, 회로의 부피 및 원가를 최소화 하였으며, 효율 또한 우수함을 확인하였다. 최종적으로 제안된 Plasma Burner 구동용 무손실 단일 스위치 인버터는 Plasma 발생 회로에 매우 적합할 뿐만 아니라, 고압 발생 전력 변환 회로가 적용되는 다른 전자 제품에도 적용 가능할 것으로 기대된다.

내보내기 구분	파일저장 인쇄 메일전송
구성항목	기본정보 상세정보 관리번호, 논문명, 저널/프로시딩명, 저자 , 발행년, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, 발행기관 관리번호, 논문명, 대등논문명, 저자 , 저널/프로시딩명, 발행기관, 발행년, 발행언어, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, ISBN, ISSN, 주제분야, 키워드, 초록(한글), 초록(영문), 저자(소속기관)
저장형식	Text(ASCII format) Excel format RefWorks Direct Export RIS format (for Reference Manager, ProCite, EndNote), Scholar's Aids, Mendeley
메일정보	받는사람 (필수) @ 보내는사람 (선택) @ 제목 내용 KISTI 검색결과 이메일 서비스
안내	총 건의 자료가 검색되었습니다. 다운받으실 자료의 인덱스를 입력하세요. (1-10,000) 검색결과의 순서대로 최대 10,000건 까지 다운로드가 가능합니다. 데이타가 많을 경우 속도가 느려질 수 있습니다.(최대 2~3분 소요) 다운로드 파일은 UTF-8 형태로 저장됩니다. 파일의 내용이 제대로 보이지 않을실 때는 웹브라우저 상단의 보기 -> 인코딩 -> 자동선택 여부를 확인하십시오. ~ Text(ASCII format) Excel format

연합인증

Plasma Burner 구동을 위한 무손실 단일 스위치 인버터
Lossless Single-Switch Inverter for Plasma Burner Drive Application 원문보기

초록
AI-Helper

AI 본문요약
AI-Helper

문제 정의

제안 방법

대상 데이터

성능/효과

후속연구

이 논문을 인용한 문헌

관련 콘텐츠

원문 보기

이 논문과 함께 이용한 콘텐츠

AI-Helper ※ AI-Helper는 오픈소스 모델을 사용합니다.

선택된 텍스트

연합인증

Plasma Burner 구동을 위한 무손실 단일 스위치 인버터 Lossless Single-Switch Inverter for Plasma Burner Drive Application 원문보기

초록 용어보기논문에서 용어와 풀이말을 자동 추출한 결과로, 시범 서비스 중입니다. AI-Helper

AI 본문요약 엑셀 다운로드 AI-Helper

문제 정의

제안 방법

대상 데이터

성능/효과

후속연구

이 논문을 인용한 문헌

관련 콘텐츠

원문 보기

이 논문과 함께 이용한 콘텐츠

AI-Helper ※ AI-Helper는 오픈소스 모델을 사용합니다.

선택된 텍스트

Plasma Burner 구동을 위한 무손실 단일 스위치 인버터
Lossless Single-Switch Inverter for Plasma Burner Drive Application 원문보기

초록
AI-Helper

AI 본문요약
AI-Helper