Abstract
The application areas of traditional push-pull converters are limited because the voltage stress of switches is high (twice of the input voltage). But the push - pull converter topology is suitable for unregulated low-voltage to high-voltage power conversion such as the fuel cell. This paper presents a novel power converter structure that is very suitable for the DC/DC converter in fuel cell systems. Based on this structure, a ZVS- ZCS push-pull converter is proposed. The switches of the proposed push-pull converter can operate under ZVS or ZCS condition with the help of a new passive clamping circuit. The passive clamping techniques solves the voltage overshoot problem. Because the buck converter circuit operates at twice the synchronous switching frequency of the push-pull converter, the peak current in the current-fed inductor and transformer is reduced. The operation principle of the proposed converter is analyzed and verified by simulations and experimental results. A 1 kW DC/DC converter was implemented with DSP TMS320F2812, from which experimental results have shown that efficiency improvement and surge suppression can be achieved effectively.
일반적인 푸시풀 컨버터는 스위치 소자의 전압 스트레스로 인하여 그 사용범위가 제한적이다. 그러나 푸시풀 컨버터는 연료전지와 같이 가변의 저전압에서 고전압 출력을 요하는 전력변환기에 적합한 구조이다. 본 논문에서는 연료전지 시스템에 ZVS-ZCS가 가능한 새로운 전력변환기 구조를 제안한다. 제안된 푸시폴 컨버터의 스위치 소자는 새로운 수동 클램프 회로에 의해 ZVS 또는 ZCS가 이루어진다. 또한 이러한 수동 클램프 회로로 푸시풀 컨버터의 순시과전압 문제가 해결되었다. 또한 두 배의 주파수를 갖는 벅 컨버터의 스위칭 신호가 푸시풀 컨버터의 스위칭 신호에 동기 시킴으로서 전류 형 인덕터와 변압기 권선의 피크 전류가 저감된다. 제안하는 계통 연계형 연료 전지 시스템에 대한 동작을 이론적으로 분석하고 시뮬레이션 및 DSP TMS320F2812 을 이용한 1 [kW]급 시작품의 실험 결과로부터 제안하는 인버터의 타당성을 검증하였다.
