ISG를 위한 전력변환 시스템의 설계 및 제어
저자
발행사항
서울 : 성균관대학교 일반대학원, 2016
학위논문사항
학위논문(석사)-- 성균관대학교 일반대학원 : 전자전기컴퓨터공학과 2016. 2
발행연도
2016
작성언어
한국어
주제어
발행국(도시)
서울
기타서명
Design and control of power conversion system for ISG
형태사항
viii, 96 p. : 삽화, 표 ; 30 cm
일반주기명
지도교수: 원충연
참고문헌 : p. 93-94
DOI식별코드
소장기관
자동차의 전기 전자화의 가속으로 자동차에 탑재되는 각종 통신장비, 전자 제어장치 등의 증가로 차량 내 전력의 사용량이 증가되고 있는 가운데 기존의 12[V] 배터리 – 14[V] 알터네이터 시스템의 전력공급능력이 한계에 직면했다. 현재 기존의 전기 시스템으로는 증가한 전력의 요구를 충족시킬 수 없다는 판단 하에 48[V] 전기 시스템에 대한 연구가 활발히 이루어지고 있다.
본 논문에서는 48[V] 전기 시스템을 위한 ISG 시스템의 전력변환장치를 설계 및 제어하였다. 제안된 ISG 시스템은 ISG 전동기, 양방향 DC/DC 컨버터, 양방향 DC/AC 인버터 및 배터리로 구성된다. 또한 통합 운전을 위해 4가지 동작 모드로 나누어 통합 운전을 수행하였다.
양방향 DC/DC컨버터는 일반적인 Buck-Boost Converter를 4개로 병렬 구성한 인터리브드 방식을 사용한다. 이와 같은 인터리브드 방식의 DC/DC 컨버터는 입력단 전류의 리플이 스위칭 주파수의 배수가 되기 때문에 인덕터나 커패시터와 같이 동작 주파수에 의해 결정되는 소자의 정격이나 크기를 줄일 수 있는 장점이 있다.
양방향 DC/AC 인버터는 전압형 인버터를 적용하였다. 이는 전압형 인버터는 제어성이 우수하며 동시에 전압원으로써 직류 전원을 공통으로 할 수 있기 때문에 복수 인버터의 제어가 가능하게 되는 등 범용성이 높기 때문이다.
ISG 전동기는 높은 신뢰성, 고출력밀도 및 고효율 특성을 만족하는 매입형 영구자석 동기 전동기를 선정하였고, 구동 및 회생 실험을 위해 M-G 세트를 제작하여 실험하였다.
ISG 전동기의 속도와 토크 제어 및 시스템의 제어를 위해서 양방향 DC/DC 컨버터와 양방향 DC/AC 인버터는 ISG 시스템에서 없어서는 안될 핵심 부품이다. 이와 관련하여 단방향 구조가 아닌 양방향 DC/DC 컨버터는 ISG 전동기의 회생에 따른 시스템 보호 및 에너지 충전과 관련되어 연구되고 있다. 또한 인버터 단일 구조의 경우 인버터에서 정전압 제어를 수행하고, 양방향 컨버터가 연계되어 운전되는 경우 컨버터에 의해 회생되는 에너지를 배터리에 충전함으로써 DC-Link 전압을 일정한 크기로 유지하는 연구가 이루어지고 있다.
이러한 배경을 바탕으로 본 논문에서는 48[V] ISG 시스템을 개발하고, 그 효과를 시뮬레이션과 실험을 통해 확인함으로써 향후 ISG 시스템에 적용 가능성을 제시하였다.
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