보조 ZVS PWM 제어에 의한 고주파 인버터에 관한 연구

Abstract

본 논문에서는 싱글 엔디드 푸시-풀 고주파 소프트 스위칭 인버터에 액티브 보조 스위치와 제2공진 커패시터를 추가하여 종래와 같은 하드 스위칭 방식이 아닌 소프트 스위칭 PWM 제어가 가능하면서도 주파수 일정 출력 제어가 가능한 새로운 보조 ZVS PWM 제어 고주파 SEPP 인버터를 제안하였으며, 시뮬레이션과 실험을 통하여 결과를 얻었다. 첫째로, 일반적인 전압형 SEPP 고주파 소프트 스위칭 인버터 및 보조 ZVS PWM 제어를 이용한 고주파 인버터를 제안하고 그 작동 원리 및 특징을 서술하였다. 그리고 컴퓨터에 의한 시뮬레이션 분석 한 후 정상 상태에서 각 부의 동작 파형을 나타내고, 다양한 회로 파라미터, 제어 방식, 부하 매개 변수와의 관계를 보여 주었다. 또한 보조 ZVS PWM 제어를 이용한 고주파 인버터에서 새로운 PWM 방식에 의한 시비율 특성과 출력 제어 특성을 나타내고, 넓은 전력 제어 영역에서 ZVS 동작이 가능하다는 것을 보여 주었다. 둘째로, 기존의 전압형 SEPP 고주파 소프트 스위칭 인버터에 비해 본 논문에서 제안한 보조 ZVS PWM 제어를 이용한 고주파 인버터는 보조 회로로 하나의 파워 반도체 스위칭 소자(IGBT)와 공진 커패시터를 추가함으로써 ZVS 동작 영역을 크게 확대 할 수 있고, 게다가 고효율 전력 변환이 가능하다는 것을 시뮬레이션 및 실험을 통해 정량적으로 도출하였다. 셋째로, 제안 회로에 일정 주파수 전력 가변(VPCF)제어가 가능하다는 것을 보여 주었다. 따라서 일정 주파수 제어가 가능하기 때문에 부하계의 전류 침투 깊이가 일정하게 되는 것 외에 EMI 노이즈 레벨이 분산되지 않는다. 넷째로, 제안한 회로에 대해 ZVS 영역, 입력전력의 가변 범위, 파워 반도체 스위칭 소자(IGBT)에 걸리는 피크 전압값과 피크 전류값을 비교하고, 회로 매개 변수와의 관계를 밝혔다.