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펄스 폭 변조 제어가 적용된 3레벨 LLC컨버터를 이용한 철도차량용 보조전원장치
Auxiliary Power Unit for Railway Vehicles Using 3 Level LLC Converter with Pulse Width Modulation Control 원문보기

전력전자학회 2019년도 춘계학술대회, 2019 July 02, 2019년, pp.260 - 262  

백승우 (한국교통대학교) ,  김학원 (한국교통대학교) ,  조관열 (한국교통대학교)

초록
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본 논문은 철도 차량용 보조전원 장치의 부피 저감을 위하여 펄스 폭 제어가 포함된 공진형 LLC 컨버터를 제안한다. 철도 차량용 보조전원 장치는 가선에 연결되어 객차의 각종 전원을 공급하는 장치로써 객실 내의 전원과 절연이 필수적이다. 따라서 고효율의 절연형 DC/DC 컨버터인 LLC 컨버터가 적용되어 있으나, 가선의 큰 입력전압 변동에 대응하기 위해 스위칭 주파수의 변조 폭이 넓어질 뿐 아니라 제어 난도가 증가하는 단점을 가진다. 이러한 LLC 컨버터의 단점을 보완하기 위해 Boost+LLC 또는 Buck+LLC 컨버터의 두 단계의 전력변환을 통해 Boost 또는 Buck 컨버터가 LLC 컨버터의 입력전압을 제어하며, LLC 컨버터는 항상 공진 주파수에서 동작하도록 제어하는 시스템이 주로 사용된다. 본 논문은 3레벨 LLC 컨버터에 펄스 폭 변조를 적용하여 입력전압 제어를 달성하며, 이를 통해 기존의 시스템보다 부피 저감을 달성하는 방안을 제안한다. 제안된 방법은 전력변환 모의해석 프로그램인 PSIM 및 Matlab을 통해 검증되었다.

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 논문에서는 펄스 폭 변조 기법이 적용된 LLC 컨버터의 전압 이득을 계산하기 위해 FHA 기법을 기반으로 변형된 방법을 제시한다.
  • 본 논문은 두 단계로 이루어진 기존의 전력변환 구성 대신 LLC 컨버터에서 자생적으로 입력전압을 제어할 수 있도록 펄스 폭 변조 기법을 적용하는 방법을 제안한다. 기존에 사용되는 3레벨 LLC 컨버터의 구성은 유지하되, 펄스 폭 변조 제어를 통해 전력변환 단계를 줄임으로써 효율 상승을 기대할 수 있을 뿐 아니라, 전체 시스템의 무게 및 부피를 감소시킬 수 있으므로 전동차의 소모 에너지 감소를 달성할 수 있다.
  • 본 논문은 입력전압의 변동에 대응하기 위한 철도차량 보조 전원장치용 펄스 폭 변조 기법이 추가된 3레벨 LLC 컨버터를 제안하고 해석하였다. 모의해석 결과 입력전압 변동에 대해 펄스 폭 변조를 통해 항상 일정한 출력 전압을 유지하는 것을 검증하였다.
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