보빈 적층식 공유 인덕터를 적용한 다중 위상 제어 방식의 스위칭 정류기에 관한 연구 = A Study on the Multiple Phase Control Method applied Switching Rectifier with Bobbin Stacking Type Coupled Inductor
저자
발행사항
청주 : 청주대학교, 2020
학위논문사항
학위논문(석사)-- 청주대학교 대학원 : 전자공학과 2020. 2
발행연도
2020
작성언어
한국어
주제어
발행국(도시)
충청북도
형태사항
86p. : 삽화, 도표; 26cm.
일반주기명
청주대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
A Study on the Multiple Phase Control Method applied Switching Rectifier with Bobbin Stacking Type Coupled Inductor
지도교수:안태영
참고문헌: 79-82p.
UCI식별코드
I804:43007-200000285861
소장기관
본 논문에서는 대용량의 스위칭 정류기에 적용 가능한 보빈 적층식 다중 공유결합 인덕터를 이용한 4병렬 스위칭 정류기를 제안하고 실험회로에 적용하여 그 결과를 보고 하였다. 설계를 용이하게 위해서 4 병렬 구조의 공유결합 인덕터의 자기 등가 회로를 유도하였고, 망로 해석법을 적용하여 각 인덕터의 자기저항과 자기인덕턴스를 유도하였다. 특히 본 논문에서 제안한 자기 결합형 인덕터는 한 개의 집적화된 형상을 갖고 있지만, 각각의 인덕터가 독립적으로 형성되면서 상호 영향을 주지 않는다는 것도 알 수 있었다.
제안한 보빈 적층 방식의 다중 공유결합 인덕터에 대한 실용성을 확인하기 위해서 스위칭 정류기에서 병렬구조로 널리 알려진 인터리브드 방식의 회로에 적용하였다. 첫 번째 실험회로는 최대출력이 600W급 4 병렬 인터리브드 브릿지 스위칭 정류기에 제안한 인덕터를 적용하였고, 최대 97.1%의 전력변환 효율과 최대 18W 미만의 내부 손실이 관측되었다. 두 번째 실험회로는 최대출력 1kW급의 2병렬 인터리브드 브릿지리스 스위칭 정류기 시험용 회로를 제작하였다. 시험회로의 최대 역률은 약 99.8%이었고, 최대 부하인 1kW 지점에서 최대 효율은 98.25%를 나타내었으며, 출력전압 안정도는 0.1% 미만이었다.
따라서 본 논문에서 제안한 보빈 적층식 다중 공유결합 인덕터는 다 수의 인덕터가 필요하면서 높이가 제한되거나 방열 구조가 취약한 병렬형 스위칭 정류기에 적용하는 경우 집적된 인덕터 소자로서 유용하다고 판단되고, 특히 시험결과로부터 높은 전력변환 효율과 높은 출력전압 안정도를 유지하면서 높은 역률 특성의 스위치 정류기 설계가 가능하다는 것을 확인 하였다.
In this paper, 4-phase control method applied switching rectifier with bobbin stacking type coupled inductor, which can applied to high power capacity switching rectifier, was proposed and applied on test circuit to report experimental result. To facilitate design of integrated coupled inductor with 4-parallel structure, magnetic equivalent circuit, magnetic resistance and magnetic inductance of the integrated coupled inductor were derived through the mesh analysis. Especially, the proposed magnetic coupled inductor in this paper was comprised of 4 inductors in a one integrated structure but it was found that those 4 inductors did not affect each other by being formed independently.
To confirm practicality of the proposed bobbin stacking type integrated coupled inductor, it was applied on to two types of interleaved switching rectifiers, which is generally known for multi-phase switching rectifier. The first experimental circuit was 600W class 4-phase interleaved bridge switching rectifier, and it showed maximum 97.1% of power conversion efficiency and less than 18W internal loss. The second experimental circuit was 1kW class 2-phase interleaved bridgeless switching rectifier, and maximum power factor of 99.8%, maximum 98.25% of the power conversion efficiency at 1kW and less than 0.1% of output voltage stability was observed.
Consequently, it is analyzed that the proposed bobbin stacking type integrated coupled inductor in this paper is practical to replace multiple discrete inductors in multi-phase switching rectifier which has height limitation and heat dissipation vulnerability. From the result of the experiment, it was confirmed that the proposed inductor applied switching rectifier maintains high level of power conversion efficiency, output power stability and power factor.
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