전력변환연구실
전기공학과
황선환
경남대학교 전력변환연구실은 전력전자 및 모터 드라이브 분야에서 국내외적으로 인정받는 연구실로, 첨단 전동기 구동 기술과 신재생에너지 시스템, 에너지 저장장치(ESS) 등 다양한 응용 분야를 아우르는 연구를 수행하고 있습니다. 본 연구실은 BLDC, PMSM, IM, SynRM 등 다양한 전동기의 센서리스 제어, 진동 저감, 고효율 운전 등 고성능 모터 드라이브 기술을 개발하고, 이를 실제 산업 현장에 적용하는 데 중점을 두고 있습니다.
특히, 신재생에너지 발전 시스템과 에너지 저장장치의 효율적 운용을 위한 전력변환 회로 및 제어 알고리즘 개발에 많은 노력을 기울이고 있습니다. 리튬이온 배터리와 슈퍼캐패시터를 융합한 하이브리드 에너지 저장 시스템, 양방향 DC-DC 컨버터, 그리드 연계형 인버터 등 첨단 전력변환 장치의 하드웨어 및 소프트웨어를 통합적으로 연구하며, 전력 품질 개선과 시스템 안정성 향상에 기여하고 있습니다.
아날로그 및 디지털 회로 설계와 제어 알고리즘 개발 역시 연구실의 핵심 역량 중 하나입니다. DSP, FPGA 등 첨단 프로세서를 활용한 실시간 제어 시스템, 정밀한 신호 보상 회로, 고주파 필터 등 다양한 회로 설계 기술을 바탕으로, 산업 현장에 적용 가능한 신뢰성 높은 전력전자 시스템을 구축하고 있습니다.
전력변환연구실은 국내외 학술지 논문 발표, 특허 출원, 산학협력 프로젝트 등 다양한 연구 성과를 통해 그 우수성을 인정받고 있습니다. LG전자, 지엠비코리아, 산업통상자원부 등과의 공동 연구를 통해 실제 산업 현장에 적용 가능한 맞춤형 솔루션을 제공하며, 친환경 자동차, 무인 이동체, 가전제품 등 다양한 분야에서 혁신적인 기술을 선도하고 있습니다.
앞으로도 전력변환연구실은 차세대 전력전자 및 모터 드라이브 기술의 발전을 위해 지속적으로 연구를 수행할 것이며, 에너지 효율화와 친환경 사회 실현에 기여하는 연구실로 자리매김할 것입니다.
Fuel Cell Power Pack
Real-Time Winding Resistance Estimation
Fault Diagnosis Algorithm
모터 드라이브 및 센서리스 제어 기술
전력변환연구실은 다양한 유형의 전동기, 특히 BLDC, PMSM, IM, SynRM 등 첨단 모터의 구동 및 제어 기술을 중점적으로 연구하고 있습니다. 센서리스 제어 기술은 모터의 회전 위치나 속도를 별도의 센서 없이 추정하여 구동하는 방법으로, 시스템의 신뢰성과 경제성을 크게 향상시킵니다. 본 연구실에서는 단상 및 3상 영구자석 동기전동기, 선형전동기 등 다양한 응용 분야에서 센서리스 운전 알고리즘을 개발하고, 실험을 통해 그 유효성을 검증하고 있습니다.
특히, 비대칭 공극 구조, 고주파 신호 주입, 옵셋 전류 및 전압 신호 활용 등 다양한 방법론을 적용하여 초기 회전자 위치 검출, 고속 및 저속 운전에서의 안정성 확보, 진동 저감 등 고성능 모터 드라이브를 실현하고 있습니다. 또한, 가전제품, 친환경 자동차, 무인 이동체 등 실제 산업 현장에 적용 가능한 제어 알고리즘을 개발하여, 에너지 효율과 내구성을 동시에 만족시키는 솔루션을 제공하고 있습니다.
이러한 연구는 국내외 유수 학술지 및 특허 출원, 산업체와의 공동 연구를 통해 그 우수성을 인정받고 있으며, 차세대 모터 구동 시스템의 핵심 기술로 자리매김하고 있습니다. 앞으로도 전력변환연구실은 모터 드라이브 분야의 혁신적인 연구를 지속적으로 선도할 계획입니다.
신재생에너지 및 에너지 저장 시스템을 위한 전력전자 회로 및 제어
본 연구실은 신재생에너지(태양광, 풍력 등) 발전 시스템과 에너지 저장장치(ESS, BESS 등)의 효율적 운용을 위한 전력전자 회로 설계 및 제어 알고리즘 개발에 주력하고 있습니다. 특히, 리튬이온 배터리와 슈퍼캐패시터를 융합한 하이브리드 에너지 저장 시스템, 양방향 DC-DC 컨버터, 그리드 연계형 인버터 등 첨단 전력변환 장치의 하드웨어 및 소프트웨어를 통합적으로 연구합니다.
전력변환연구실은 고효율, 고신뢰성, 고내구성을 목표로, 다양한 전력변환 토폴로지와 제어기법을 실험적으로 검증하고 있습니다. 예를 들어, PWM 인버터의 데드타임 보상, 전류 및 전압 측정 오차 보정, 위상오차 보상 등 실제 운용 환경에서 발생할 수 있는 다양한 문제를 해결하는 알고리즘을 개발하여, 전력 품질 개선과 시스템 안정성 향상에 기여하고 있습니다.
이와 더불어, 산업체와의 산학협력 프로젝트를 통해 가전제품, 전기자동차, 산업용 설비 등 다양한 응용 분야에 맞는 맞춤형 전력변환 솔루션을 제공하고 있습니다. 이러한 연구는 신재생에너지의 보급 확대와 에너지 효율화, 친환경 사회 실현에 중요한 역할을 하고 있습니다.
아날로그 및 디지털 회로 설계와 제어 알고리즘 개발
전력변환연구실은 전력전자 시스템의 핵심이 되는 아날로그 및 디지털 회로 설계, 그리고 이를 기반으로 한 제어 알고리즘 개발에 많은 역량을 집중하고 있습니다. 아날로그 회로 설계에서는 전류 및 전압 센서, 신호 보상 회로, 고주파 필터 등 정밀한 신호 처리가 요구되는 요소들을 연구하며, 디지털 회로 설계에서는 DSP, FPGA 등 첨단 프로세서를 활용한 실시간 제어 시스템을 구현합니다.
특히, 회로 설계와 제어 알고리즘의 통합적 접근을 통해, 전동기 구동, 에너지 변환, 전력 품질 관리 등 다양한 응용 분야에서 최적의 성능을 달성하고 있습니다. 예를 들어, 비례공진 제어기(PR), 동기좌표계 PI 제어기, SOGI 기반 보상 알고리즘 등 다양한 제어기법을 적용하여, 시스템의 안정성과 효율성을 극대화하고 있습니다.
이러한 연구는 실제 산업 현장에 적용 가능한 하드웨어 및 소프트웨어 솔루션으로 이어지며, 신뢰성 높은 전력전자 시스템 구축에 기여하고 있습니다. 앞으로도 전력변환연구실은 첨단 회로 설계 및 제어 기술을 바탕으로, 차세대 전력전자 산업을 선도할 계획입니다.
1
S. H. Hwang, "Optimal Current Control Method for Efficiency Improvement of BLDC Motor"
S. H. Hwang
, 2017
2
D.J. Bang, S.H. Hwang, "Wide Air-gap Control for Multi-module Permanent Magnet Linear Synchronous Motors without Magnetic Levitation Windings" Journal of Power Electronics, Vol. 16. -SCIE
D.J. Bang, S.H. Hwang
Journal of Power Electronics, 2016
3
U.S. Seong, S.H. Hwang, "Analysis of phase error effects due to grid frequency variation of SRF-PLL Based on APF" Journal of Power Electronics, Vol. 16, No. 1. -SCIE
U.S. Seong, S.H. Hwang
Journal of Power Electronics, 2016
1
고속 운전을 위한 GaN 기반 48V 시스템용 단상 영구자석 동기 전동기의 제어기법
2
능동형 가변 스위칭 주파수 제어 알고리즘 개발
3
수소연료전지 기반 하이브리드 분산 전기추친 시스템 개발
