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표제지 1

요약 3

목차 4

Ⅰ. 서론 8

1. 연구의 배경 및 목적 8

Ⅱ. 배경 이론 및 기존의 PR 제어 기법 12

1. 배경 이론 12

1.1. DQ 변환 12

1.2. PI 제어 & PR 제어 13

2. Buck type APD 동작 원리 16

2.1. Buck type APD 동작 모드 16

3. 기존의 APD 회로 제어기 분석 17

3.1. PR 제어기 분석 17

Ⅲ. PI 제어를 활용한 제안하는 APD 회로 제어 기법 18

1. 제안하는 PI 제어 및 구조 18

1.1. PI 제어를 활용한 APD 제어 18

1.2. PI 제어기 입출력 및 시그널 분석 20

2. 제안하는 PI 제어기 분석 23

2.1. PSIM 시뮬레이션 검증 23

Ⅳ. 실험 환경 및 결과 29

1. 실험 환경 29

2. 실험 결과 30

Ⅴ. 결론 35

참고문헌 36

Abstract 37

표목차 6

표 5.1. 실험 장비 29

표 5.2. 설계 사양 29

그림목차 6

Fig. 1.1. 전기 자동차 파워 시스템 8

Fig. 1.2. OBC 동작 요구조건 8

Fig. 1.3. 1-stage 단상 등가회로 9

Fig. 1.4. OBC 3상 1-stage 등가회로 10

Fig. 1.5. OBC 3상 1-stage 출력 10

Fig. 1.6. OBC 1상 1-stage 등가회로 11

Fig. 1.7. OBC 1상 1-stage 출력 11

Fig. 2.1. Park Transform 13

Fig. 2.2. PR 제어기 Bode plot 14

Fig. 2.3. PR 제어기 Root locus 14

Fig. 2.4. PI 제어기 Bode plot 15

Fig. 2.5. PI 제어기root locus 15

Fig. 2.6. 1-stage & APD 결합한 등가 회로 16

Fig. 2.7. APD회로의 Cpd 전압 전류 파형 16

Fig. 2.8. 기존의 APD회로의 제어 구조 17

Fig. 3.1. APD 회로의 이상적인 충.방전 파형 18

Fig. 3.2. 제안하는 APD 회로 PI 제어구조 19

Fig. 3.3. APD 입력 레퍼런스 구조 20

Fig. 3.4. Iripple, Ibat, Io 정상상태 파형 21

Fig. 3.5. APD 제어기 입출력 정상상태 신호 22

Fig. 3.6. Charging profile 23

Fig. 3.7. 시뮬레이션 진행한 APD 회로 및 시뮬레이션 정격 23

Fig. 3.8. APD 제어기 동작에 따른 출력 변화 24

Fig. 3.9. APD 제어기 입출력 신호(Vbat＝400V) 25

Fig. 3.10. APD 제어기 입줄력 신호(Vbat＝600V) 26

Fig. 3.11. APD 제어기 입출력 신호(Vbat＝700V) 27

Fig. 3.12. 전류 리플을 저감하기 위한 최종적인 제어 구조 28

Fig. 3.13. 제어기 출력의 FFT 결과 28

Fig. 4.1. 제안하는 APD 제어기 동작 결과(Yokogawa DLM4058) 30

Fig. 4.2. 제안하는 APD 제어기의 과도 상태 및 정상 상태 파형(Yokogawa DLM4058) 30

Fig. 4.3. 제안하는 APD로 출력한 DC 전류의 FFT 결과(Yokogawa DLM4058) 31

Fig. 4.4. 정격전압 출력 전류 디커플링(Yokogawa DLM4058) 32

Fig. 4.5. 출력 전류 디커플링(wt 5000) 32

Fig. 4.6. 정격전압 출력 전류 디커플링(Fsw＝150kHz) 33

Fig. 4.7. 출력 전류 디커플링(Fsw＝150kHz) 33

Fig. 4.8. 출력 DC 전류의 FFT(Fsw＝150kHz) 34

초록보기

 본 연구는 1단 AC-DC single-stage 컨버터의 단상 동작에 있어 새로운 Active Power

Decoupling 제어 방식을 제안한다.

먼저 1단 AC-DC single-stage 컨버터는 높은 전력밀도와 넓은 전압 범위, 고효율 동작이 가능하다. 하지만 OBC와 같은 단상과 3상 겸용 동작을 해야 하는 어플리케이션에서는 DC 전류에 입력 주파수의 2ⁿᵈ 고조파 맥동전류를 보상해야 하는 단점이 있다.

이와 같은 어플리케이션에서는 Active Power Decoupling (APD) 회로가 필요하다. 이는 dc 전류에 포함되어 있는 AC 성분을 제거하는 것으로 배터리의 충·방전 전류의 리플을 저감하게 된다. 현재 AC-DC 1-stage 컨버터의 APD 회로는 PR 제어기로 비교적 간단한 구조를 갖는다. 하지만 제어기 특성상 리플을 저감하는데 있어 한계가 있다. 그래서 제안하는 방식을 통해 기존 방식 대비 APD 회로 제어의 안정성과 커패시터의 전압 이용 범위를 높여 배터리 충·방전 전류 리플을 저감하는 방법을 제안하고자 한다. 본 논문에서 PSIM Simulation과 11㎾(3ph)/ 7.4㎾(1ph)의 Single-stage OBC 시작품으로부터 제안하는 APD 제어 기법의 타당성과 안정성을 실험과 시뮬레이션으로 검증하였다.

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