신·재생 에너지 전력변환을 위한 고성능 전력변환기 구현

Abstract

무공해로 다른 에너지와 병합 발전이 가능한 신·재생에너지는 미래의 새로운 에너지원으로 기대되고 있다. 신·재생에너지를 전기에너지로 변환하는 최적변환기 개발이 필요하다. 이러한 필요에 적합한 변환기를 개발하기 위해서 본 논문은 신 재생에너지의 발전특성을 기초로 최대 출력점에서 동작하는 boost 컨버터를 설계하고 낮은 직류전압(24 V)을 높은 직류전압(320 V)으로 승압하는 절연형 push-pull 공진컨버터 및 가정용에 적합한 교류전압 (220 V)으로 변환하는 인버터를 설계하고 제작하여 다음과 같은 결과를 얻을 수 있었다. (1) 신·재생에너지의 발생전력의 최대전력 특성을 얻기 위해 TMS320F/2812 DSP와 boost 컨버터를 사용하여 1[kW]급 출력을 갖도록 구현하였으며, 안정된 직류 24[V]의 출력을 얻을 수 있었다. (2) 인버터에 높은 직류전압을 공급하기 위해서 대용량에 적합한 새로운 고주파 절연 공진형 DC-DC push-pull 컨버터를 설계하고 제작하였으며 안정된 직류 320[V]를 얻을 수 있었다. (3) 고주파 절연 공진형 DC-DC push-pull 컨버터는 위상천이 PWM 제어법을 이용하여 부분 공진에 의한 ZVS를 실현하였으며, 일정스위칭 주파수화 및 스위치의 스위칭 손실, 피크 전압과 전류를 저감시켰다. (4) 단상 full bridg 인버터를 설계, 제작하여 TMS320F/2812 DSP 보드를 이용하여 SPWM 스위칭기법에 의하여 가정용 교류전압을 구현하였다. 본 연구에서 제안한 TMS320F/2812 DSP칩에 의해 제어되는 신·재생에너지용 전력변환장치는 향후 상용전원과 연계되는 가정용 전력변환장치설계에 응용할 수 있을 것으로 판단되어진다.

The rapid depletion of fossil fuel resources on a world-wide basis has necessitated an urgent search for alternative energy sources to meet to the now a day demands. Alternative energy resources, such as solar and wind energies, are clean, inexhaustible, and environment-friendly potential resources of renewable energy options. It is prudent that neither a standalone solar nor a wind energy system can provide a continuous supply of energy due to seasonal and periodical variations. The world's increasing energy demands and environmental pollution are motivating research and technological investments related to renewable energy source. Among the various renewable energy system. It needs three convert of a dc-dc boost converter for advanced chractristics of a new regeneration systems, a dc-dc step-up converter and dc-ac inverter to be used in a new regeneration system. In a energy conversion of regeneration system it needs to converter for unregulated low-voltage to high-voltage power conversion, as in battery-powered system. where input currents can exceed input voltage by an order of magnitude. In addition converter technology which are necessary to the design are compared by way of their dynamics modules frequency characteristics and component cost. This paper presents the three parts of the dc-dc converter to boost output voltage of a new regeneration energy, the series parallel resonant converter for dc-dc high voltage power converter to convert 320[VDC] from output voltage of boost converter and a PWM inverter with LC filter to convent the dc voltage to single-phase 220[VAC]. The advanced characteristics of a new regeneration systems is achieved through power conditioning boost converter with MOSFET switch. The high-voltage dc-dc power converter is achieved through push-pull converter with two MOSFET's switch. For applied to grid-connected output power of a push-pull converter, single phase inverter uses predicted current control to control four IGBT's switch in full bridge. In high-voltage dc-dc power converter, a new LCL resonant dc-dc converter topology is presented in which the resonant CL components are located after the output rectifier diodes. The resonant circuit operates at twice the switching frequency, allowing for small resonant components. The MOSFET primary switches operate under zero-voltage switching (ZVS) conditions due to commutation of the transformer magnetizing current and the snubbing effect of the inherent drain-source capacitance. Output rectifier turn-off is effectively snubbed by the resonant capacitor. The controller of the system is implemented with a 16-bit digital signal processor TMS320. The circuit simulations and experimental results are presented and are shown to have excellent agreement with fundamental mode analysis. Experimental waveform shows a good agreement with the corresponding simulation results.