대역폭 확산 변조 기법을 적용한 단상 PWM 정류기에서 전압 기반 제어용 가상 DQ 변환 기법에 관한 비교 연구

Abstract

단상 PWM(Pulse Width Modulation) 정류기는 입력 전류의 역률을 개선하고 양방향 전력 흐름을 가능하게 하여, 온보드 충전기(On Board Charger; OBC), 무정전 전원 장치(Uninterruptible Power Supply; UPS) 등에 널리 사용된다. 하지만, 단상 PWM은 고속 스위칭 동작으로 인해 전자기 간섭(Electromagnetic Interference; EMI)이 발생하며, 이에 따른 CISPR22와 같은 국제 규제를 만족시킬 수 있는 대책이 필요하다. 이러한 대책 중 하나로, 스위칭 주파수를 변동시켜 스위칭 노이즈를 넓은 대역으로 분산시키는 대역폭 환산 변조 기법(Spread Spectrum Modulation; SSM)이 연구되어 왔다. 그러나 AC-DC 전력변환에서 SSM은 높은 THD로 인한 PF 감소의 부효과와 전류제어에 있어 왜란으로 작용하는 부효과가 있다. 본 논문에서는 THD 저감에 우수한 전압 기반 제어(Voltage Oriented Control; VOC) 기법을 통해, Quarter Cycle Delay, SOGI(Second Order Generalized Integrator; SOGI), APF(All Pass Filter; APF)와 같은 직교신호 생성 방식(Orthogonal Generation Methods; OGM)을 적용하여 SSM 적용에 따른 부효과를 비교하고자 한다. 이를 통해 PWM 정류기에 SSM 적용 시 부효과를 최소화할 수 있는 방식을 확인하고, 500 W급 Prototype 컨버터를 통해 실험적으로 실효성을 검증한다.