PI PWM 제어기를 이용한 DSP 기반의 승강압형 DC-DC 컨버터 설계 및 제작 연구

Design and Making of a DSP-based Step-Up/Step-Down DC-DC Converter Using PI-compensated PWM Controller

본 논문에서는 승압형이나 강압형 DC-DC 커버터에 비해서 출력 전압 제어 범위가 넓은 하나의 승강압형 DC-DC 컨버터를 설계, 제작하였다. EMTP-RV를 이용하여 컨버터에 대한 EMTP 모델을 개발한 후, 시뮬레이션 해석과 실험적 검증을 통해 회로 파라미터 값을 결정하였다. 승강압형 DC-DC 컨버터 실험 회로를 구성한 후, 고속, 고정밀 제어가 가능한 TI사의 DSP인 TMS320F28379를 PWM 제어기로 적용하여 비례 적분(PI) 보상되는 PWM 전압 제어 알고리즘을 개발하였으며, 이 결과를 바탕으로 성능 검증을 위한 하나의 승강압형 DC-DC 컨버터의 시작품을 제작하였다. 끝으로, 하나의 성능 시험 환경을 구축하였으며, 6개의 목표 전압들에 대한 성능 검증 결과, 최대 약 2%의 오차율을 보임으로써 다양한 산업 환경에 적용할 수 있는 고효율 승강압형 컨버터 설계 및 적용 가능성을 확인하였다.

In this paper, a step-up/step-down DC-DC converter with a wider output voltage control range than the step-up or step-down DC-DC converters is designed and made. After developing an EMTP model for the converter using EMTP-RV, the circuit parameter values were determined through simulation analysis and experimental verification. After experimentally configurating a circuit for a step-up/step-down DC-DC converter, a PWM voltage control algorithm compensated by PI was developed by applying TMS320F28379, a DSP from TI capable of high-speed, high-precision control, as a PWM controller. And based on these results, a prototype of a step-up/step-down DC-DC converter was made for performance verification. Finally, a performance test environment was built, and the performance verification results for six target voltages showed an error rate of up to approximately 2%, confirming the design and applicability of a high-efficiency step-up/step-down converter that can be applied to various industrial environments.