전기차 충전기를 위한 정류 회로 제어 기술

Abstract

본 논문은 전기차 충전기 정류 회로의 제어 기법을 제안한다. 전기차 충전기는 충전 용량, 용도 시간에 따라 완속 충전기와 급속 충전기로 구분된다. 본 논문에서는 두 충전기 정류 회로의 제어 기법에 대한 연구가 진행되었으며, 각 분야는 완속 충전기 정류 회로를 위한 예측 제어 기법과 급속 충전기 정류 회로의 불연속 전압 변조 방법이다. 첫 번째로 PFC 컨버터를 위한 모델 기반의 예측 전류 제어 방법을 제안한다. 기존에는 PFC 컨버터 제어를 위해 PI 제어기를 주로 사용하였다. 하지만 PI 제어기를 전류 제어로 사용하면 계통 전류 중 영 전류 부분에서 왜곡이 발생하고 이는 전력 품질에 악영향을 미친다. PI 제어기의 느린 동특성과 평균 전류 제어를 하지 못하는 문제로 인해 전류의 왜곡이 발생한다. 본 논문에서는 전류의 왜곡을 저감하고 전력 품질을 개선할 수 있는 예측 제어 방법을 제안한다. 제안하는 방법은 시스템 모델을 기반으로 다음 상태의 전류를 예측하고 전류 지령을 추종하기 위한 최적의 듀티를 출력하여 동특성이 빠르고 전류 연속 모드와 불연속 모드에서 평균 전류 제어가 가능하여 전류 왜곡을 개선할 수 있다. 두 번째로 LCL-필터를 사용하는 계통 연계 컨버터의 불연속 전압 방법을 제안한다. LCL-필터를 계통 연계 필터로 사용하는 시스템에서 60도 불연속 전압 변조 방법을 사용하면 전압 변조 신호가 직류단으로 고정되는 순간마다 전류가 공진하는 문제가 발생한다. 전압 변조 신호가 불연속적으로 변하는 순간에 컨버터 출력단에 많은 고조파 전압이 발생하게 되고 이러한 고조파가 LCL-필터에 의한 공진 주파수 대역에 존재하면 전류가 공진하고 전력 품질에 악영향을 준다. 제안하는 방법은 6차 고조파를 전압 변조 신호에 주입하여 변조 신호의 불연속적인 변화를 연속적으로 변화시켜 컨버터 출력단에 발생하는 고조파 전압을 저감할 수 있다. 공진 주파수 대역의 고조파 전압도 저감 되기 때문에 전류의 공진 문제를 해결할 수 있다. 전기차 충전기의 고효율 및 전력 품질 개선을 위해 두 가지 분야에서 제안된 방법들은 우선 시뮬레이션을 통해 성능을 확인하고, 실험 세트에 최종적으로 적용 함으로써 타당성을 검증한다.