본 논문에서는 태양광 시스템 적용을 위한 PWM 제어 기반의 승압형 DC-DC 컨버터 설계 방법을 연구하였다. 스위칭 모드 방식의 승압형 DC-DC 컨버터의 동작원리를 분석하였으며 기본적인 설계 방법을 연구하였다. 태양광 시스템 적용을 위해 가변 입력 조건 하에서 컨버터의 출력 전압이 목표 전압을 추종할 수 있도록 PWM 제어를 기반으로 하는 출력 전압 궤환 제어 알고리즘을 개발하였다. 제안된 알고리즘의 유효성을 검증하기 위한 절차로서 입력 전압 DC 10V를 DC 30V로 승압하여 출력하는 하나의 궤환 출력 전압을 가지는 승압형 DC-DC 컨버터의 시작품을 설계, 제작하였다. 성능 평가 시험에서 오실로스코프와 LCD의 출력전압이 기준 전압에 대한 1[%] 이내의 오차율을 보임으로써 목표 출력전압을 정확하게 추종함을 확인하였다.
낮은 입력 전압원 응용에 적합한 절연된 승압형 dc/dc 컨버터를 제안한다. 제안된 컨버터는 자기 결합 기법을 사용하여 낮은 스위칭 전류 스트레스, 넓은 입력 전압 범위, 돌입전류 방지등의 특성을 가진다. 비교 분석과 실험결과를 통하여 제안된 컨버터의 우수성을 입증한다.
최근 소형, 경량화 및 저가격화를 위해 절연형 고주파링크 승압 DC/DC 컨버터가 PCS (Power Conditioning System)에 많이 적용되고 있다. 하지만, 기존 전압형 컨버터 또는 전류형 컨버터가 적용된 고주파 링크 승압컨버터는 순환전류에 따른 도통손실과 변압기 누설인덕턴스에 따른 서지전압에 의해 여러 문제점을 내포하고 있다. 이들 문제들을 개선하기위해 새로운 2차측 LLC 직렬공진컨버터를 제안했고, 이에 대한 이론적 해석과 동작파형 및 시뮬레이션을 통해 800W급 시제품을 제작하여 실험결과에 대해 서술하였다.
본 논문에서는 낮은 배터리 전압을 효율적으로 승압하여 전기자동차 구동용 모터를 구동하기 위한 DC-link 전압을 확보하기 위한 승압형 컨버터를 제안한다. 제안하는 컨버터는 배터리와 출력 콘덴서가 직렬 결합되어 출력전압을 형성하는 구조로서 배터리 셀의 적층 수를 감소시킬 수 있어 구조적 신뢰성을 증가시킬 수 있고, 출력전압 전력반도체 소자 수를 최소화하여 전기적 신뢰성을 증가시킬 수 있는 장점을 가진다. 제안하는 컨버터의 이론적 분석을 기반으로 시뮬레이션을 통해 타당성을 검증한다.
본 연구에서는 2개의 인덕터를 이용한 인터리브 AC/DC 승압형 컨버터의 듀티 사이클이 0.5 이상일 때 배압 회로 특징을 나타내었다. 일반적으로 AC/DC 승압형 컨버터는 낮은 입력전압(입력 AC 110[V])이 높은 입력전압(입력 AC 220[V])에 비하여 낮은 효율을 갖는다. 제안된 인터리브 AC/DC 승압형 컨버터는 낮은 입력전압에서 배압 회로로 동작함으로 인하여 낮은 입력전압을 사용하는 기존의 컨버터와 비교하여 높은 역률과 향상된 효율을 갖는다. 본 연구에서는 배압 회로 동작하는 하는 인터리브 AC/DC 승압형 컨버터를 제안하고, 모드별 해석과 특성을 논의하였으며, 300[W]급 시작품을 제작하여 그 타당성을 검증하였다.
본 논문에서는 전기자동차용 리액터리스 고효율 승압형 DC/DC컨버터를 제안한다. 제안한 컨버터는 1차측 Full Bridge의 모든 스위치에서 영전류 스위칭을 적용하여 턴 온/턴 오프시 스위칭 소자에 생기는 전력 손실을 감소시키므로서 효율을 개선한다. 그리고 ZCS(Zero Current Switching)를 위한 L-C공진 회로 중 리액턴스 성분을 1, 2차 절연을 위한 고조파 변압기의 누설인덕턴스 성분으로 대체함으로서 별도의 리액터를 추가하지 않기에 시스템 사이즈 및 비용을 줄일 수 있다. 제안된 컨버터의 타당성 검증을 위하여 본 논문에서는 PSIM을 이용하여 시뮬레이션을 수행하였으며 실제 5[KW]급 DC/DC컨버터를 제작하여 실험을 수행하였다. 실험결과 제안된 컨버터의 효율이 매우 우수함을 확인하였다.
본 논문은 입력단 전압과 출력단 부하전압의 상대적 크기에 따라 동작모드가 다르게 구성되며, 열전에너지 수확이 가능한 새로운 공진형 DC/DC 컨버터의 동작 특성을 해석한다. 공진형 DC/DC 컨버터는, 직류 입력전원에 연결 되는 LC 공진회로와, 공진회로의 캐패시터 전압이 최대일 때 부하측으로 에너지를 전달하는 펄스형 공진 컨버터로 구성되어있다. 입력단 LC 공진회로의 캐패시터는 전압의 최대값이 입력전압의 최대값의 2배가 되는 Voltage Doubler의 특성을 갖는다. 제안한 컨버터는 공진 캐패시터 전압의 최대값과 부하전압의 상대적 크기에 따라서 승압형 연결, 혼합형 연결, 직접연결의 3가지 동작특성을 가진다. 승압형 연결은 공진 캐패시터 전압의 최대값이 부하전압보다 작은 경우이다. 혼합형 연결은 공진 캐패시터 전압의 최대값이 부하전압보다 큰 경우이며, 스위칭 주기에 직접연결과 승압형 연결이 연속하여 나타난다. 직접연결은 입력단 전압의 크기가 부하전압보다 큰 경우이며, 입력단 에너지가 부하측으로 컨버터의 스위칭 동작 없이 직접 전달된다. 공진형 DC/DC 컨버터 회로의 동작원리를 설명하고, PSPICE 시뮬레이션 및 실험을 통하여 검증하였으며, 열전에너지 수확분야에 활용 가능성을 제시하였다.
현대 사회에서 다양한 전기기기들의 시스템 회로를 동작시키기 위해서는 여러 직류 전원이 필요하다. 회로의 정상적인 동작을 위해 안정된 직류의 공급이 필수적으로 요구되고 이를 위한 컨버터의 중요성은 매우 크다고 할 수 있다. 본 연구는 부하 변동에 상관없이 출력전압의 안정적인 공급을 유지할 수 있도록 승압형 DC-DC 컨버터인 KY 컨버터에 3-극점 2-영점 전압 제어기를 적용한 PWM DC-DC 컨버터 회로를 제안하였다. 제안된 컨버터 회로의 정상 동작 특성을 입증하기 위해 기존의 컨버터 회로와 비교하여 PSIM 시뮬레이션 프로그램과 PCB 기판에서의 회로 동작 실험을 수행하였다.
본 논문에서는 기 제작된 전기자동차용 고효율 승압형 양방향 DC/DC 컨버터의 소형/경량화 및 전력밀도의 상승을 위한 구조설계를 제안한다. 제안된 컨버터는 1차 측 Full-Bridge 회로와 고조파 변압기 부, 2차 측 배압회로를 구성하고 변압기에 존재하는 누설인덕턴스 성분과 배압회로의 커패시터 성분을 이용하여 직렬 L-C공진회로를 구성함으로서 모든 스위치에 ZCS (Zero Current Switching)을 구현하여 전체 사이즈 및 비용을 감소시키고자 하였다. 제안된 방식의 타당성을 입증하기 위하여 전력밀도의 비교 및 PSIM 시뮬레이션으로 본 논문에서 제안된 컨버터 구조의 타당성을 검증하고자 한다.
본 논문에서는 에너지 순환을 위해 회생제동을 할 수 있는 전기자동차용 고효율 승압형 양방향 DC/DC 컨버터를 제안한다. 제안된 컨버터는 1차 측 Full-Bridge 회로와 고조파 변압기 부, 2차 측 배압회로를 구성하고 변압기에 존재하는 누설인덕턴스 성분과 배압회로의 커패시터 성분을 이용하여 직렬 L-C공진회로를 구성함으로서 모든 스위치에 ZCS (Zero Current Switching) 을 구현함으로서 전체 사이즈 및 비용을 감소시키고자 하였다. 제안된 방식의 타당성을 입증하기 위하여 PSIM 시뮬레이션으로 본 논문의 컨버터 구조의 타당성을 검증하고자 한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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