誘導加熱에 適用되는 새로운 소프트 스위칭 PWM 高周波 인버터에 關한 硏究

Abstract

본 논문에서는 새로운 고주파 인버터 전원 시스템으로 상용 전원 110[V]계 또는 220[V]계의 교류를 직류로 변환하여 이를 고주파 교류로 변환시키는 고주파 PWM 인버터를 제안하고 소프트 스위칭 일정 주파수 위상 시프트 PWM 제어 방식을 이용한 고주파 인버터의 작동 원리 및 특징을 시뮬레이션과 실험을 통하여 결과를 얻을 수 있다. 먼저 본 논문에서는 유도가열 부하로 개발된 새로운 구조 부하를 제시했다. 일반적으로 유도가열 부하는 가열 진행 과정에서 부하 매개변수가 변화할 때 문제점이 발생하는데 본 논문에서는 이를 감안해서 부하 매개변수를 제시했다. 이 부하 매개변수를 이용하여 시뮬레이션 분석을 통하여 다른 회로 소자의 파라미터를 결정하였다. 그리고 위상 시프트 풀 브리지 ZVS-PWM 고주파 인버터는 전력반도체(IGBT)의 전압과 전류의 dv/dt, di/dt를 줄이고 일정한 주파수에서 전력을 연속적으로 제어할 수 있음을 시뮬레이션과 실험을 통하여 보여 주었다. 또한 소프트 스위칭 방식의 도입으로 전력반도체의 스위칭 손실을 저감할 수 있으므로 고효율 고주파 인버터인 것을 실험 결과를 통해 확인했다. 제안한 전압형 풀 브리지 ZVS-PWM 고주파 인버터는 위상 변화에 전력제어가 가능하다는 것을 보여 주었다. 위상 시프트 제어 방식은 일정한 주파수에서 전력 제어가 가능하기 때문에 유도가열 부하계의 전류 침투 깊이를 항상 일정하게 유지할 수 있으며, 또한 전도성 및 EMI 노이즈 레벨이 분산하지 않는 등의 특징을 서술하였다. 위의 결과에 의해서 제안한 새로운 고주파 PWM 인버터 시스템의 효율의 향상에 유효하다는 것을 확인하였다.