초록 ▼

□ 연구개요
본 연구에서는 초소형 열병합발전시스템을 위한 무전해캐패시터형 고전력밀도의 전원회로를 연구개발하고자 한다. 전류환류방식의 전원회로구성을 통해 초소형 열병합 발전에의 넓은 입력전압범위를 커버하며 소프트 스위칭 회로구성을 통해 정격전력에서 회로 효율을 증대시킨다. 무전해 캐패시터 이용을 통해 전원회로 크기를 1차적으로 감소시키며, 무전해 캐패시터 이용시 전원회로의 입출력단에 나타나는 교류리플은 고급 제어 알고리즘을 이용해 동시에 제거한다. GaN Switch 고주파 스위칭을 통해 출력단 필터 크기를 대폭 감소시키며, P

□ 연구개요
본 연구에서는 초소형 열병합발전시스템을 위한 무전해캐패시터형 고전력밀도의 전원회로를 연구개발하고자 한다. 전류환류방식의 전원회로구성을 통해 초소형 열병합 발전에의 넓은 입력전압범위를 커버하며 소프트 스위칭 회로구성을 통해 정격전력에서 회로 효율을 증대시킨다. 무전해 캐패시터 이용을 통해 전원회로 크기를 1차적으로 감소시키며, 무전해 캐패시터 이용시 전원회로의 입출력단에 나타나는 교류리플은 고급 제어 알고리즘을 이용해 동시에 제거한다. GaN Switch 고주파 스위칭을 통해 출력단 필터 크기를 대폭 감소시키며, Planar Transformer를 이용하여 Magnetic 소자 크기를 추가적으로 줄인다. 최종적으로 1kW, <70in³의 초소형 열병합발전시스템용 전원회로를 구성한다.

□ 연구 목표대비 연구결과
본 연구과제에서는 < 70 in³ 의 고전력밀도를 목표로 하였으며, 최종 결과물의 크기는 15 x 15 x 4 cm, 즉 55 in³로 목표로 하는 고전력밀도를 달성하였음. 정격전력은 1kW에서 테스트하였고, DC-DC Stage의 최대전력변환효율은 97%, DC-AC Stage의 전력변환효율은 98.5%로 전체 전력변환회로의 효율은 95.5%로 측정되었음.
또한 입력전압 변동 및 출력전압 변동 하에서도 제대로 동작하는 것을 확인하였으며, 역률제어 또한 0.7-1까지 했을 때 문제없이 잘 동작하는 것을 확인하였음. 뿐만 아니라 캐패시터 크기를 줄였을 때도 제어기 설계를 통해 입력전류리플이 거의 발생하지 않는 것을 확인하였음.
전반적으로 시뮬레이션 뿐만 아니라 실제 프로토타입 구현을 통해 회로가 제대로 동작하는지를 검증하였고, 테스트 결과 연구 목표로 하였던 8개의 지표를 모두 달성하였음.

□ 연구개발결과의 중요성
제안하는 무전해캐패시터형 고전력밀도의 인버터는 가정용 보일러의 초소형 열병합 발전시스템의 전원회로로서 활용이 가능하다. 또한 같은 전력대의 가정용/선박용/차량용 열전발전 시장에 활용 가능하며, 산업용 열전발전과 같은 대용량 발전시스템에도 활용 가능하다.

(출처 : 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 3
• 가. 연구필요성 ... 3
• 가. 연구목표 ... 4
• 2. 연구수행내용 및 연구결과 ... 5
• (1) 1차년도 (2017년) ... 5
• (2) 2차년도 (2018년) ... 7
• 3. 연구개발결과의 중요성 ... 12
• 가. 연구개발에 따른 기대효과 ... 12
• 나. 연구개발결과의 활용방안 ... 12
• 4. 참고문헌 ... 13
• 5. 연구성과 ... 13
• 대표적 연구실적 ... 14
• 끝페이지 ... 24