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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 지도교수
- 이준영
- 발행연도
- 2016
- 저작권
- 명지대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
이용수7
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넓은 범위의 선형 출력 제어를 위한 5kW 플라즈마 전원장치 설계 및 반응기 커패시턴스 추정 알고리즘의 관한 연구
노 현 규
명지대학교 대학원 전기공학과
지도교수 이 준 영
본 논문에서는 플라즈마 반응기를 구동하기 위한 넓은 범위의 선형 출력 제어를 위한 5kW 플라즈마 전원장치 설계 및 반응기 커패시턴스 추정 알고리즘의 관한 연구를 제안한다.
제안한 연구는 2단 구성 형태의 회로를 사용하고, 1단 회로의 Buck 컨버터 출력전압을 이용하여 2단 회로의 Full-bridge 회로를 제어하도록 설계한다. Full-bridge회로의 스위칭 주파수는 고주파 스위칭으로 고정시켜 동작하고 LC 병렬 공진을 이용하여 최대 출력을 얻을 수 있도록 설계한다. 또한 고주파 스위칭에 따른 손실을 줄이기 위한 소프트 스위칭 기법(ZVS)을 이용하고, Buck 컨버터의 Duty 제어를 통한 넓은 범위의 선형적 출력을 제어 할 수 있도록 한다. 그리고 반응기 내부 커패시턴스는 정확히 추출하기 어려워 최적화 된 공진상태 운전이 불가능한 문제가 있다. 이를 개선하기 위하여 반응기 커패시턴스 추정 알고리즘을 개발하여 반응기에 따른 내부 커패시턴스를 본 논문의 알고리즘에 적용하여 추정이 가능하도록 설계한다. 또한 반응기 내부의 플라즈마 형성으로 인한 각 파워에 따른 플라즈마 가스의 분해율을 분석하고 플라즈마 전원장치의 정량적 설계 방법을 제안한다. 본 논문은 넓은 범위의 선형 출력 제어를 위한 5kW 플라즈마 전원장치를 설계하고, 반응기 커패시턴스 추정 알고리즘의 관한 연구의 타당성을 검증한다.
노 현 규
명지대학교 대학원 전기공학과
지도교수 이 준 영
본 논문에서는 플라즈마 반응기를 구동하기 위한 넓은 범위의 선형 출력 제어를 위한 5kW 플라즈마 전원장치 설계 및 반응기 커패시턴스 추정 알고리즘의 관한 연구를 제안한다.
제안한 연구는 2단 구성 형태의 회로를 사용하고, 1단 회로의 Buck 컨버터 출력전압을 이용하여 2단 회로의 Full-bridge 회로를 제어하도록 설계한다. Full-bridge회로의 스위칭 주파수는 고주파 스위칭으로 고정시켜 동작하고 LC 병렬 공진을 이용하여 최대 출력을 얻을 수 있도록 설계한다. 또한 고주파 스위칭에 따른 손실을 줄이기 위한 소프트 스위칭 기법(ZVS)을 이용하고, Buck 컨버터의 Duty 제어를 통한 넓은 범위의 선형적 출력을 제어 할 수 있도록 한다. 그리고 반응기 내부 커패시턴스는 정확히 추출하기 어려워 최적화 된 공진상태 운전이 불가능한 문제가 있다. 이를 개선하기 위하여 반응기 커패시턴스 추정 알고리즘을 개발하여 반응기에 따른 내부 커패시턴스를 본 논문의 알고리즘에 적용하여 추정이 가능하도록 설계한다. 또한 반응기 내부의 플라즈마 형성으로 인한 각 파워에 따른 플라즈마 가스의 분해율을 분석하고 플라즈마 전원장치의 정량적 설계 방법을 제안한다. 본 논문은 넓은 범위의 선형 출력 제어를 위한 5kW 플라즈마 전원장치를 설계하고, 반응기 커패시턴스 추정 알고리즘의 관한 연구의 타당성을 검증한다.
목차
목 차표 목차 iii그림 목차 v국문초록 vii제 1 장 서 론 11.1 연구 배경 및 필요성 11.2 국내·외 기술 현황 41.3 DC-DC 컨버터 51.3.1 Topology 비교 51.3.2 제안하는 Topology 및 공진 특성 61.3.3 직렬 공진과 병렬 공진의 구조 및 이득곡선 7제 2 장 제안하는 Topology 원리 및 분석 112.1 제안하는 시스템 구성 112.2 제안하는 Buck 컨버터 분석 및 원리 122.2.1 전류 연속 모드(CCM) 132.2.2 전류 연속 모드(CCM) 212.3 제안하는 DC-AC Full-bridge 분석 및 원리 242.3.1 ZVS 소프트 스위칭 방식 252.3.2 제안하는 DC-AC Full-bridge 회로 분석 292.3.3 제안하는 DC-AC Full-bridge 회로의 보상 커패시터 역할 352.3.4 제안하는 제어 및 반응기 C값 추정 알고리즘 분석 372.3.5 제안하는 2단 구성 5kW 플라즈마 전원장치 모의실험 40제 3 장 제안하는 Topology 설계 433.1 2단 구성 5kW 플라즈마 전원장치 구성 433.2 자화소자 설계 443.2.1 Buck 컨버터 인덕터 설계 443.2.2 DC-AC Full-bridge 변압기 설계 483.2.3 DC-AC Full-bridge 인덕터 설계 523.3 제안하는 Topology 손실 분석 553.3.1 Buck 컨버터 손실 분석 553.3.2 DC-AC Full-bridge 손실 분석 593.3.3 2단 구성 5kW 플라즈마 전원장치 손실 분석 및 효율 62제 4 장 제안하는 Topology 실험 결과 및 고찰 634.1 2단 구성 5kW 플라즈마 전원장치 Prototype 644.2 2단 구성 5kW 플라즈마 전원장치 실험 694.2.1 반응기 PT-06 실험 694.2.2 반응기 PT-04 실험 794.2.3 반응기 PT-06 및 PT-04 내부 커패시턴스 알고리즘 결과 874.3 실험 고찰 91제 5 장 결 론 93참고문헌 94Abstract 96
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