고압 모터드라이브 시스템의 게이트 구동용 고입력전압 SMPS 설계에 관한 연구

Abstract

최근 신재생 에너지와 에너지 절약에 대한 중요성이 커지는 가운데 모터의 효율 향상에 기여하는 고압 모터드라이브 시스템의 수요 또한 증가하고 있다. 이에 따라 고압 모터드라이브 시스템 내부를 구성하는 전력변환장치에 대한 연구도 활발히 진행되고 있으며 높은 입력전압 범위에 대한 설계부담 또한 커지고 있다. 따라서 본 논문에서는 고압 모터드라이브 시스템 내부의 스위치 게이트 구동용 전력변환장치로서, 고압의 입력전압을 분압하여 각 소자에 요구되는 전압내압을 낮추고, 출력 측 부하전류를 동일하게 분담할 수 있는 두 대의 직병렬구성 SMPS 회로를 제안하였다. 제안한 고입력전압 SMPS는 플라이백 컨버터를 기반으로 하고 있으며 설계사양은 입력전압은 1500∼2000[V], 출력은 15[V]/2[A]이다. 설계사양을 바탕으로 고입력전압 SMPS를 설계 및 제작하였으며, 실험을 통해 안정한 출력 성능을 검증하였다. 또한 출력단에는 부하분담 회로를 구성하여 출력병렬운전 시 발생하는 부하 전류의 불균형을 방지하였다.; Recently, the importance of renewable energy and energy conservation has been increased. In connection with this, the demand for high voltage motor drive systems, which contribute to the improvement of motor efficiency, is also increasing. In addition, the power conversion circuits which drive the switches in the high voltage motor drive system are actively studied. However, designing the power conversion circuits for high voltage drive system, some difficulties corresponding to high voltage should be considered. To solve the difficulties above, a series-parallel configuration circuit of two flyback converters, as a power conversion circuit for high voltage drive system, was proposed in this paper. The proposed circuit divides the high input voltage into in half so that lowers the voltage stress at switching device in half. Also the circuit divides output current into in half so that lowers the current stress at freewheeling diode in half. The proposed circuit has an input voltage of 1500∼2000[V] and an output of 15[V]/2[A]. The proposed circuit was designed according to the design specification and implemented. From the experiment of the implemented circuit, the normal operation of the circuit was confirmed. In addition, a load sharing circuit is employed at the output stage of the circuit to prevent unbalance of the load current in parallel operation.