• 전력전자학회:학술대회논문집
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• 전력전자학회 2019년도 전력전자학술대회
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• pp.6-7
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• 2019

본 논문에서는 양방향 전력 전송을 가능케 해주는 Dual-active-bridge (DAB) 컨버터에서, 고주파 변압기 대신 무선 전력 전송 코일을 이용한 시스템을 제안한다. 기존의 DAB 컨버터에서 주로 사용되는 고주파 변압기는 Core-type 또는 shell-type으로 만들어지며, 1차 측 권선과 2차 측 권선이 자기적으로 강하게 결합되어 높은 전력 전달 효율을 가지도록 만든다. 이런 DAB 컨버터를 직/병렬 연결해 MV-DC to LV-DC로 변환하는 반도체 변압기 등을 구성할 때, 1차 측 권선과 2차 측 권선 사이에는 절연 문제와 1차 측 스위치 회로와 2차 측 스위치 회로, 그리고 고주파 변압기가 각각 따로 절연해야 하는 문제점이 있다. 본 논문에서 제안하는 DAB 컨버터는 1차 측과 2차 측이 수 cm 이격되어 있어 1차 측과 2차 측 사이의 자기적 결합이 굉장히 약하다. 따라서 1차 측과 2차 측 코일을 커패시터로 공진시켜 전력을 전달하는 무선전력전송(Loosely Coupled Inductive Wireless Power Transfer)을 이용한다. 무선전력전송의 공진 topology는 Parallel-Series로 선택했고, impedance transformation 회로를 추가했다.

• 전력전자학회:학술대회논문집
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• 전력전자학회 2017년도 전력전자학술대회
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• pp.439-440
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• 2017

본 논문에서는 지능형 반도체 변압기를 구성하는 Dual Active Bridge (DAB) 컨버터와 계통 연계형 인버터와의 연결에 따른 임피던스 영향을 분석하기 위해 컨버터의 입력 임피던스와 인버터의 출력 임피던스 각각에 대한 전달함수를 분석하고자 한다. 이를 통해 인버터와 컨버터 간의 임피던스 영향을 이론 분석과 모의 시험을 통해 확인하고, 제어기의 설계 방향을 제안하고자 한다.

• 전력전자학회:학술대회논문집
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• 전력전자학회 2014년도 전력전자학술대회 논문집
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• pp.197-198
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• 2014

본 논문에서는 양방향 DC-DC Dual Active Bridge (DAB) 컨버터의 수학적 모델로부터 컨버터의 변압기와 결합 인덕터의 최적 설계 방법을 제안한다. DAB컨버터는 1차 측과 2차 측이 동일한 구조를 가진 고효율 절연형 컨버터로써, Soft Switching이 쉽게 구현되고, 양방향으로 Power를 전달 할 수 있는 장점으로 널리 사용되고 있다. 본 논문에서 제안하는 컨버터는 Solid State Transformer (SST) 용으로 변압기 1차 측과 2차 측의 턴 비가 동일한 구조로써, 최대의 ZVS영역을 확보하고, 전력 변환 효율을 극대화 할 수 있다. 3.3 kW급 시제품을 제작하여 제안하는 컨버터의 타당성을 검증하고자 한다.

• 전력전자학회:학술대회논문집
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• 전력전자학회 2019년도 전력전자학술대회
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• pp.4-5
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• 2019

본 논문은 DC마이크로그리드에서 저전압 배터리 에너지 저장 시스템과 DC 버스 연결을 위한 Dual Active Bridge(DAB) 컨버터의 제어 방법에 대한 연구이다. DC 마이크로그리드에서 전력을 효율적으로 사용하기 위해 양방향 전력전달이 쉬운 DAB 컨버터는 많이 사용되고 있다. 다만, 낮은 배터리 저장 시스템을 사용하는 경우 과도상태에서 DC 버스 측 커패시터를 충전하기 위해 높은 돌입전류가 발생하게 된다. 이러한, 높은 돌입전류는 시스템의 전력반도체 소자를 파손시키는 문제를 가져온다. 따라서, 초기 돌입전류를 저감시킬 수 있는 소프트 스타트 알고리즘이 필요하다. 본 논문에서는 돌입전류 저감을 위한 소프트 스타트 알고리즘을 제안하고, 3kW급 DAB 컨버터의 실험 결과를 바탕으로 제안 된 알고리즘을 검증하였다.

• Journal of Electrical Engineering and Technology
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• 제9권6호
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• pp.2224-2236
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• 2014

The performance of an isolated high voltage full bridge converter is improved using a voltage doubler. In a conventional high voltage full bridge converter, the diode of the transformer secondary voltage undergoes a voltage spike due to the leakage inductance of the transformer and the resonance occurring with the parasitic capacitance of the diode. In addition, in the phase shift control, conduction loss largely increases from the freewheeling mode because of the circulating current. The efficiency of the converter is thus reduced. However, in the proposed converter, the high voltage dual converter consists of a voltage doubler because the circulating current of the converter is reduced to increase efficiency. On the other hand, in the proposed converter, an input current is distributed when using parallel input / serial output and the output voltage can be doubled. However, the voltages in the 2 serial DC links might be unbalanced due to line impedance, passive and active components impedance, and sensor error. Considering these problems, DC injection is performed due to the complementary operations of half bridge inverters as well as the disadvantage of the unbalance in the DC link. Therefore, the serial output of the converter needs to control the balance of the algorithm. In this paper, the performance of the conventional converter is improved and a balance control algorithm is proposed for the proposed converter. Also, the system of the 1.5[kW] PCS is verified through an experiment examining the operation and stability.

• 전력전자학회논문지
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• 제26권2호
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• pp.150-157
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• 2021

Nowadays, a DC microgrid that can link various distributed power sources is gaining much attention. Accordingly, research on fault situations, such as line-to-line and line-to-ground faults of the DC microgrid, has been conducted to improve grid reliability. However, the blackout of an AC system and the oscillation of a DC bus voltage have not been reported or have not been sufficiently verified by previous research. In this study, a 20 kW DC microgrid testbed using a power HIL simulation technique is proposed. This testbed can simulate various fault conditions without any additional grid facilities and dangerous experiments. It includes the blackout of the DC microgrid caused by the AC utility grid's blackout, a drastic load increment, and the DC bus voltage oscillation caused by the LCL filter of the voltage source converter. The effectiveness of the proposed testbed is verified by using Opal-RT's OP5707 real-time simulator with a 3 kW prototype three-port dual-active-bridge converter.

• Journal of Electrical Engineering and Technology
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• 제12권1호
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• pp.29-38
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• 2017

This paper presents a study on the state-of-charge (SOC) reference based active cell balancing in real-time. The optimal references of SOC are determined by using the proposed active cell balancing system with the bidirectional DC/DC converters via the dual active bridge (DAB) type. Then, the energies between cells can be balanced by the power flow control of DAB based bidirectional DC/DC converters. That is, it provides the effective management of battery by transferring energy from the strong cell to the weak one until the cell voltages are equalized to the same level and therefore improving the additional charging capacity of battery. In particular, the cell aging of battery and power loss caused from energy transfer are considered. The performances of proposed active cell balancing system are evaluated by an electromagnetic transient program (EMTP) simulation. Then, the experimental prototype is implemented in hardware to verify the usefulness of proposed system.

• 전력전자학회논문지
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• 제7권5호
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• pp.419-426
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• 2002

전류원 하프브릿지 듀얼 컨버터(이하 '듀얼 컨버터')를 위한 새로운 능동형 무손실 스너버가 제안된다. 제안된 능동형 무손실 스너버는 주 스위치의 턴 오프 시 변압기 누설 인덕터로 인해 발생되는 스위치 양단 전압 서지를 흡수해줄 뿐만 아니라 주 스위치 및 부가된 보조스위치의 턴 온 시 영전압 스위칭까지 보장해 주기 때문에 스위칭손실을 거의 무시할 수 있으며, 고 효율 및 고속 스위칭에 매우 유리한 장점을 가져 높은 전력밀도를 가진 고성능승압형 컨버터의 구현을 가능하게 한다. 또한 영전압 스위칭을 위해 별도의 인덕터 없이 변압기의 누설 인덕터만으로 그 구현이 가능하며 보조 스위치의 구동신호가 주 스위치와 교대로(complementary) 온 오프 되므로 별도의 PWM IC가 필요 없는 간단한 구조를 가지며, 제작 시 단가 절감 효과를 얻을 수 있다. 본 논문에서는 기존에 제안된 바 있는 듀얼 컨버터에 제안된 능동형 무손실 스너버를 적용하여 그 동작 원리, 영전압스위칭 조건, 그리고 설계방법 등에 대해 살펴보고 최종적으로 제시된 이론적인 분석결과 및 동작의 유효성 검증을 위해 24V/DC 입력에 200V/DC 출력을 갖는 200W급 축소모델을 제작하여 100kHz로 구동한 실험 결과를 제시한다.

• Journal of Power Electronics
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• 제15권1호
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• pp.18-30
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• 2015

This paper focuses on a systematical and in-depth analysis of the reactive power and soft-switching regions of Dual Active Bridge (DAB) converters with dual-phase-shift (DPS) control to achieve high efficiency in a wide operating range. The key features of the DPS operating modes are characterized and verified by analytical calculation and experimental tests. The mathematical expressions of the reactive power are derived and the reductions of the reactive power are illustrated with respect to a wide range of output power and voltage conversion ratios. The ZVS soft-switching boundary of the DPS is presented and one more leg with ZVS capability is achieved compared with the CPS control. With the selection of the optimal operating mode, the optimal phase-shift pair is determined by performance indices, which include the minimum peak or rms inductor current. All of the theoretical analysis and optimizations are verified by experimental tests. The experimental results with the DPS demonstrate the efficiency improvement for different load conditions and voltage conversion ratios.

• 전력전자학회:학술대회논문집
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• 전력전자학회 2016년도 전력전자학술대회 논문집
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• pp.245-246
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• 2016

본 논문에서는 지능형 반도체 변압기를 구성하는 양방향 DC-DC Dual Active Brldge(DAB) 컨버터의 소신호 모델과 전달함수의 분석을 통해 컨버터의 안정도와 동작 특성을 파악하고, 이를 통해 동 특성 및 정상상태의 안정성을 향상시킬 수 있는 제어기 설계 방안을 제안한다.