PUKYONG

능동 소나용 고출력 송신기에 관한 연구

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Alternative Title
A Study on High-Power Transmitter for Active Sonar
Abstract
To implement long-distance transmission and reception of signals in the water, low frequency acoustic waves should be used in order to decrease attenuation of underwater signals. However, the underwater acoustic transducers used in generating the acoustic wave, have the characteristics of widely variable impedance as well as large capacitive components according to the driving frequency bands. In addition, since the acoustic transducers are driven individually, the mutual radiation impedance is large, so the equivalent impedance varies very significantly. To solve these problems, this paper proposes an efficient high-power transmitter for acoustic transducers. Also, in order to improve the low power factor of the acoustic transducer, this paper proposes a new matching circuit that uses the magnetizing inductance of the transformer without additional elements. And a new transformer design method that considers the lifetime according to the operating duty of the active sonar is proposed. Finally, this paper proposes a controller using SOGI(Second Order Generalized Integrator) for these high-power transmitters. The proposed high-power transmitter has improved both efficiency and THD(Total Harmonic Distortion). The weight and volume of the proposed matching circuit are reduced by about 20% compared to the conventional matching circuit, and the power factor is improved to almost 1. Also, the performance of the proposed controller is verified through various experiments.
Author(s)
송승민
Issued Date
2021
Awarded Date
2021. 2
Type
Dissertation
Keyword
능동 소나 고출력 송신기 정합회로 변압기 제어기
Publisher
부경대학교
URI
https://repository.pknu.ac.kr:8443/handle/2021.oak/2267
http://pknu.dcollection.net/common/orgView/200000374661
Alternative Author(s)
Seung-Min Song
Affiliation
부경대학교 대학원
Department
대학원 전기공학과
Advisor
김인동
Table Of Contents
1. 서론 1
2. 능동 소나용 고효율 디지털 전력증폭기 7
2.1. 기존의 전력증폭기 7
2.2. 디지털 전력증폭기 설계 11
2.3. 변압기 권선비 설계 16
2.4. AC 필터 설계 17
2.5. DC 필터 설계 19
2.6. SiC MOSFET를 이용한 고출력 송신기 23
2.7. GaN HEMT를 이용한 고출력 송신기 27
3. 추가적인 소자가 필요 없는 정합회로 30
3.1. 기존의 정합회로 32
3.2. 제안된 정합회로 설계 37
3.2.가. 자화 인덕턴스 계산 39
3.2.나. 변압기 설계사양 결정 39
3.2.다. 코어 재질선정 40
3.2.라. 각종 변압기 파라미터 계산 및 결정 40
3.2.마. 코어 타입 선정 42
3.2.바. 자화 인덕턴스 감소 42
3.2.사. 최대 자속밀도의 조정 46
3.2.아. 최대 자속밀도와 포화 자속밀도의 비교 47
3.2.자. 1개의 변압기로 구현 47
3.2.차. 2개의 변압기로 구현 49
3.3. 제안된 정합회로 실험/검증 51
4. 노화가속지수를 고려한 변압기 설계 54
4.1. 동작듀티를 고려한 기존의 변압기 설계 54
4.2. 제안된 노화가속지수를 고려한 변압기 설계 62
4.2.가. 변압기의 온도특성 해석 64
4.2.나. 변압기의 FAA 및 FEQA 계산 66
4.3. 제안된 방법으로 설계한 변압기 실험/검증 67
5. 전력제한기능을 갖는 고출력 송신기용 제어기 73
5.1. 기존의 전력제한 기능을 갖는 제어기 73
5.2. 제안된 고출력 송신기용 제어기 78
5.2.가. 출력전압 제어루프 82
5.2.나. 출력전력 제한 제어루프 87
5.3. 부하 설계/ 제작 91
5.4. 제어기 성능 실험 96
6. 결론 105
6.1. 최신소자를 사용한 고효율 디지털 전력증폭기 105
6.2. 추가적인 소자가 요구되지 않는 간단한 구조의 정합회로 106
6.3. 동작듀티를 고려한 가장 간단한 구조의 정합회로 107
6.4. 전압제어 및 전력제한 제어가 가능한 제어기 108
7. 참고문헌 109
Degree
Doctor
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대학원 > 전기공학과
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