해피레포트 - [전기공학] 소형 연료전지 시스템을 위한 DC-DC 부스터 컨버터의 설계

카테고리 : 레포트 > 공학,기술계열 파일이름 :소형연료전지시스템을 위한 DC-DC 부스터컨버터 설계.hwp 문서분량 : 24 page 등록인 : manddang190 문서뷰어 : 한글뷰어프로그램 등록/수정일 : 10.03.24 / 10.03.24 구매평가 : 다운로드수 : 3 판매가격 : 3,000 원

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보고서설명
신재생 에너지원 중에서도 가장 주목을 받고 있는 것 중에 하나인 연료전지는 일반적으로 저전압의 특성을 가진다. 이것은 연료전지의 경우 개개의 스택을 직렬 연결함으로써 높은 전압을 얻게 되는데, 너무 많은 스택을 연결 할 시 길이가 길어짐에 따른 제약과 더불어 입력되는 연료의 압력을 높여 주어야 하기 때문이다. 이러한 저전압의 연료전지로 실질적인 부하를 구동하기 위해서는 직류-직류 변환기가 필수적이다. 본 논문은 연료전지(6.2V,30W)를 이용하여 노트북(20V,24W-최저전력)을 구동하고자 한다. 따라서 Boost converter(DC-DC)를 설계하여 노트북에 맞는 전압으로 변환할 것이다. 해당 변환기를 설계하기 위한 첫 번째 과정으로는 입력 전원과 부하에 대한 기본적인 사양을 조사하는 것이다. 그것을 바탕으로 듀티비, 인덕턴스, 커패시터를 설계한다. 다음의 설계된 파라미터들을 이용하여 시뮬레이션을 실시한다. Open loop 시뮬레이션을 실시하여 원하는 출력이 나타나는지를 확인한 후, 보상기의 설계에 들어간다. 보상기의 경우 변환기의 개루프 전달함수로부터 주파수 응답을 구하고, 적절한 보상기의 Type을 선정하는 것에서 시작한다. 보상기의 Ty

본문일부/목차
國文抄錄 ⅳ 제 1 장 서 론 1 1.1 신재생 에너지의 필요성 1 1.2 연료전지 특징과 DC-DC Converter 1 1.3 연료전지를 이용한 노트북 구동 2 제 2 장 본 론 3 2.1 Boost Converter 동작원리 3 2.2 Boost Converter 설계 3 2.2.1 설계사양 4 2.2.1 소자값 설계 4 2.3 Open loop 시뮬레이션 5 2.4 보상기 설계 6 2.4.1 개루프 시스템 분석 7 2.4.2 보상기의 Type 선정 8 2.4.3 K-factor법을 이용한 보상기 설계 9 2.4.4 보상된 시스템의 분석 10 2.5 Closed loop 시뮬레이션 12 2.6 제어기의 디지털화 13 2.6.1 제어루프 설정 13 2.6.2 DLL로 Design 13 2.7 제작 및 실험 14 2.7.1 Boost Converter 회로 구성 및 Open loop 실험 14 2.7.2 Cortex-M3를 이용한 Design 16 2.7.2.1 Cortex-M3 기본 회로도 16 2.7.2.2 ADC 입력 확인 17 2.7.2.3 Cortex-M3와 Boost Converter 절연 17 2.7.3 설계된 보상기를 이용한 Closed loop 회로의 구성 및 실험 18 제 3 장 결 론 23 參考文獻 24 1.2 연료전지의 특징과 DC-DC컨버터 연료전지(Fuel Cell)는 여러 대체에너지 중에서 실용성이 높은 에너지원이다. 태양광, 풍력 등은 환경 친화적인 장점은 크지만 에너지원으로서 효율성이 낮으며, 지역별로 일조량과 풍량이 다를 뿐 아니라 공간상으로 많은 공간을 차치하므로 실용성이 떨어진다. 그러나 연료전지는 환경적인 요소에 영향을 받지 않고, 공간적인 측면에서도 발전소건설에 필요한 부지 및 송전, 변전시설이 필요하지 않다. 특히 에너지 자원이 적고, 발전소 건설을 위한 입지확보가 어려운 우리나라의 실정에 매우 적합한 발전방식이 된다. 일반적으로 연료전지는 저전압 대전류 특성을 가진 직류 전압원이다. 전압을 높이기 위해서는 구조적으로 여러개의 셀을 적층하여야 하며, 그러한 것 때문에 적층을 통한 승압은 실용전압으로 사용하기에는 부족하다. 또한 적층으로 인해 스택의 길이가 길어지면 공급하는 연료의 압력을 높여야 하기 때문에 결국 전압을 상승시키는 것에는 한계가 있다. 그렇기 때문에 전원으로 사용하기 위해서는 필요한 전압으로 승압시켜야 하는 컨버터가 필요하다. 1.3 연료전지를 이용한 노트북 구동 이번 논문에서는 연료전지를 입력으로 사용하였다. 이 연료전지의 출력전압은 6.2V～9V로 노트북(20V)을 구동하기에는 전압이 낮다. 이러한 경우에 DC-DC Converter가 필요하다. 직류-직류 변환기는 아래의 그림과 같은 원리로 동작하게 된다. 저전압(6.2V)의 대전류의 전원을 고전압(20V)의 저전류로 변환하는데 이것은 시스템의 입출력 전달 전력은 같다는 원리에 의해 이루어진다. 하지만 이 과정에서 전력손실이 발생하는 것이 불가피하다. 따라서 고효율의 전력변환기의 제작은 전체 시스템의 효율을 올리는 측면에서 매우 중요하다.

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