실험5 DC to DC Buck converter : 전력변환 회로에 대해 소개하고(전력전자-산업전자 수업내용), 이에 대한 시뮬레이션(Psim tool사용)을 행한다.

소개글

실험5 DC to DC Buck converter : 전력변환 회로에 대해 소개하고(전력전자-산업전자 수업내용), 이에 대한 시뮬레이션(Psim tool사용)을 행한다.에 대한 보고서 자료입니다.

목차

1. 개요
1.1. 목적

2. 시스템 구성
2.1. 과제1
2.1.1. schematic 및 설정
2.1.2. simulation 결과-(L=0.2mH, C=30uF)
2.1.3. simulation 결과-(L=0.3mH, C=17.36uF)
2.1.4. simulation 결과-(L=0.1mH, C=52.08uF)
2.1.5. 이론값 및 결과분석

3. 참고문헌

본문내용

되는 구간동안은 이 되며, 전류 이 됩니다. 다이오드 D가 Off되므로, 이 되며, 걸리는 전압 가 됩니다. 인덕터 전압 은 가 되어, 인덕터 에 양의 전압이 걸려 이 상승하게 됩니다.
MOSFET S가 Off되고 다이오드 D가 On되는 구간동안 는 가 되며, 흐르는 전류 이 됩니다. 다이오드는 On되므로, 걸리는 전압 이 되며, (인덕터 전류)이 됩니다. 인덕터 전압 은 가 되어, 인턱터에 음의 전압이 걸리므로 전류 는 하강하게 됩니다.
먼저 과제에 주어진 대로 Duty Cycle을 설정하기 위해서 Gating Block을 0°에서 240°까지의 값을 주었습니다.
인덕터의 전류의 연속조건을 구하기 위해서 인덕턴스와 캐패시턴스를 구하면,
최소값이 위와 같으므로 여유를 두어 L=0.2mH, C=30uF를 주어서 첫 번째 시뮬레이션 결과(그림 3)를 얻을 수 있었습니다. 맥동률(-avg())을 확인해보면 과도응답상태로 보여지는 처음 부분을 빼고는 맥동률은 (+2,-2) 사이에서 움직이는 것을 확인할 수 있습니다. 이때 구간의 평균값이기 때문에 확실하게 0을 기준으로 맥동하지 않는 것을 확인할 수 있습니다. 충분한 시간 후 정상상태에서 구간 평균값을 사용하여 맥동률을 구한다면 확실하게 0을 기준으로 맥동할 것입니다.
다음으로 인덕터를 흐르는 전류는 최소값 4[A] 이상을 가지며 연속적으로 움직이는 것을 확인 할 수 있습니다. 인덕터의 전류가 증가할 때 인덕터의 전압은 양수, 인덕터의 전류가 감소할 때 인덕터의 전압은 음수를 나타내는 것을 그림 4에서 확인할 수 있습니다.
또한 입력전압이 chop되어 구형파의 모양을 갖는 것을 알 수 있습니다. 출력전압의 파형은 LC 필터를 통과하여 전체적으로 봤을 때 smooth한 것을 그림 5에서 확인할 수 있습니다
다음으로 L=0.3mH로 설정하고, L값에 따라서 C값을 결정하여 17.36uF를 주어서 두 번째 시뮬레이션을 진행했습니다. 이때의 L값은 첫 번째 실험보다 높은 값을 가지므로 인턱터의 전류가 연속적일 것이라고 예상하고 실험을 진행했습니다.
맥동률은 보면 미세하게 (+2,-2)를 초과하는 것을 알 수 있습니다. 이는,
리플은 C의 값에 반비례하므로 C값을 키워주면 리플이 (+2,-2) 사이에서 맥동할 수 있습니다. 캐패시턴스를 30uF로 올리고 다시 시뮬레이션을 하면 그림 8에서와 같이 맥동률이 떨어진 것을 확인할 수 있었습니다.
다음으로 인덕터를 흐르는 전류는 처음 예상과 같이 최소값보다 큰 30mH를 주었기 때문에 연속적으로 흐르는 것을 알 수 있었습니다.
마지막 시뮬레이션은 인덕터 전류가 연속적으로 흐를 수 있는 최소 인덕턴스 값보다 그 이하의 값인 0.1mH를 주었기 때문에 전류가 불연속적으로 흐를 것이라고 예상하였습니다.
L값에 대한 C값은 52.08uF였습니다. 이때의 맥동률은 상승하였고, 인턱터의 전류는 불연속으로 흐르는 것을 시뮬레이션 결과(그림 8)에서 확인할 수 있었습니다.
3. 참고문헌
노의철 외 2명, 『전력전자공학 3판』, 문선당, 2011, pp. 223-238.

키워드

홍익,   홍대,   전자전기,   실험5,   전력변환 회로,   시뮬레이션,   전력전자,   산업전자,   DC to DC Buck converter