PCB 타입 유도가열 코일의 기생 캐패시턴스 영향 분석 및 임피던스 매칭 회로 설계 방법 (Effect of Parasitic Capacitance of PCB-Type Induction Heating Coil and Its Impedance Matching Network Design)

서지정보

· 발행기관 : 한국철도학회
· 수록지 정보 : 한국철도학회논문집 / 24권 / 10호 / 888 ~ 897페이지
· 저자명 : 이재홍, 노중현, 이형우, 오형석, 이승환

초록

기존 철도 시스템은 동절기에 분기기의 해빙을 위해 전열선 등을 사용한다. 하지만 전열선을 이용한 가열방식은 효율이 낮고 온도 상승 시간이 느리다. 코일에 수백 kHz 이상의 고주파수 전류를 흘려 인접한 가열판에 와전류를 발생시켜 가열하는 방식을 유도발열(Induction heating)이라고 한다. 유도발열은 국부적으로 원하는 영역에 발열을 집중시킬 수 있어 효율이 높고 온도 상승 시간이 빠르다. 유도발열 코일은 소형화 및 양산을 위해 PCB(Printed Circuit Board) 로 제작할 수 있다. 하지만 PCB로 제작한 코일은 패턴간 간격이 짧기 때문에 기생 캐패시턴스가 크게 발생하게 되며 코일과의 자가공진(self-resonance)에 취약해지는 단점이 있다. 따라서 본 논문에서는 유도발열 히팅 코일의 기생 캐패시 턴스에 대해 분석하고 자가공진에 의해 발생할 수 있는 고조파 전류를 막기 위해 입력 임피던스 매칭 네트워크(IMN)를설계하였으며 실험으로 이를 검증하였다.

영어초록

Conventional train systems employ a heating wire to melting snow and ice on railway turnouts. However, the efficiency of the heating wire is low and heating time is slow. Induction heating systems generate magnetic fields using a high frequency coil and induce eddy-current on a heating plate to warm up. The induction heating can concentrate energy on the heating plate. Therefore, the efficiency is high and the heating plate has rapid heating time. For purposes of downsizing and mass production, a PCB(Printed Circuit Board) coil can be manufactured for the induction heating system. However, short turn spacings between PCB patterns bring parasitic capacitance, which induces self-resonance with the coil. In this paper, the parasitic capacitance on the PCB coil of the induction heating system is investigated and an input impedance matching network(IMN) that blocks high-order harmonic currents is designed and experimentally evaluated.

참고자료

· 없음