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다중 여자 방식의 고압 SMPS 설계

Using the Multi-Excitation method, the high voltage SMPS design

전력전자학회 2015년도 전력전자학술대회 논문집, 2015 July 07, 2015년, pp.528 - 529  

신민정 (전남대학교) ,  김춘성 (전남대학교) ,  황정구 (전남대학교) ,  박성준 (전남대학교)

초록
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본 논문은 DC-DC 플라이백 컨버터 회로를 바탕으로, 고전압 입력으로부터 다채널의 절연된 저전압을 출력하는 고압 SMPS에 관한 것이다. 제안된 토폴로지는 고전압을 분배하는 커패시터와 MCU 전용의 커패시터를 직렬로 구성하고, 각 커패시터에 분배된 전압을 입력으로 다중여자 방식의 플라이백 컨버터 구조로 되어있다. 직렬 커패시터 구조는 고압환경에서의 소자들의 절연 및 전압스트레스를 저감할 수 있으며, MCU 전용의 커패시터는 시스템의 초기구동을 위한 자가충전(Self-Power) 및 Black-Start의 시스템 안정화 구조이다. 또한 다중여자방식은 변압기의 단일 코어를 사용하여 스위칭 전류를 흘려줌으로서 커패시터의 전압불균형을 막을 수 있는 장점을 가지고 있다. 제안된 토폴로지는 시뮬레이션을 통하여 타당성을 검증하였다.

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 논문에서는 MMC 내의 파워 서플라이에 적용할 수 있는 다중여자 방식의 고전압용 flyback 컨버터 구조에 대해 제안하였다. 이는 입력의 전압의 변동, 출력부하의 비대칭, 초기구동 전압 확립, 입력 커패시턴스의 오차의 조건에서 입력 커패시터의 밸런싱, 일정 출력전압의 안정화와 고압스위치에 인가되는 전압 스트레스가 저감됨을 확인하였다.
  • 본 논문에서는 MMC의 서브모듈의 초기구동 전압 형성의 어려움과 모듈내의 고전과 리플로 인한 소자들의 전압 및 절연 내력을 저감할 수 있는 토폴로지를 제안하며, 시뮬레이션을 통하여 타당성을 검증한다.
  • 그림 3은 본 논문에서 제안하는 다중여자 방식의 고압 SMPS를 검증하기 위한 시뮬레이션 회로도이다. 본 시뮬레이션은 입력 전압의 변동, 출력부하의 비대칭, 초기구동 전압 확립, 입력 커패시턴스의 오차의 조건에서 입력 커패시터의 밸런싱, 일정 출력전압 및 스위치 소자에 인가되는 전압 스트레스를 확인하기 위함이다. 그림 4는 시뮬레이션 결과를 나타내며, 각각의 조건에서도 입력 및 출력 전압이 밸런싱 됨을 보여준다.
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