• Proceedings of the KIPE Conference
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• 2011.07a
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• pp.362-363
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• 2011

본 논문은 높은 시스템 안정성과 고 효율이 요구되는 배터리 충전용 DC/DC 컨버터에 적용할 수 있는 새로운 토폴로지를 제안한다. 기존의 대용량 배터리 충전용 DC/DC 컨버터로 널리 사용되는 위상천이 풀 브리지 컨버터 (Phase-Shifted Full-Bridge Converter)의 경우 1차 측스위치의 영전압 스위칭을 가능케 하여 높을 효율을 얻을 수 있다. 하지만 배터리 충전과 같이 출력 전압의 변동이 있는 경우 듀티 변화에 따른 freewheeling 구간이 존재하게 되고 이는 시스템의 효율을 감소시키는 원인으로 작용한다. 제안하는 컨버터의 경우 기존의 위상천이 풀브리지 회로를 기반으로 하되 1차 측에 하프 브리지 형태의 인버터를 추가하여 freewheeling 구간에서의 도통 손실을 제거할 뿐만 아니라 영전압-영전류 스위칭으로 시스템의 안정성을 높였다. 본 논문에서는 제안된 회로의 구조 및 동작원리를 설명하고 1.6kW 급 (Vo=140V~200V) 전기자동차용 배터리 충전기 스펙에 맞춰 프로토 타입을 제작하고 실험 결과를 통해 제안된 회로의 동작 특성 및 타당성을 검증한다.

• Proceedings of the KIPE Conference
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• 2015.07a
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• pp.175-176
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• 2015

위상천이 풀브리지 컨버터는 소자의 기생성분과 PWM의 위상천이를 이용한 소프트 스위칭을 통해 고효율을 얻을 수 있기 때문에 산업현장에서 널리 사용되어 왔다. 그러나 ZVS(Zero Voltage Switching) 범위가 한정적이며, 누설인던턴스에 의해 듀티 손실이 발생하고, 특히 경부하시 순환전류에 의한 손실 증가로 인해 효율이 낮아지는 단점이 있다. 본 논문에서는 2차측에 프리휠링을 위한 스위치와 다이오드를 추가함으로써 기존의 위상천이 풀브리지(PSFB) 컨버터가 가지는 단점들을 극복한 새로운 소프트 스위칭 풀브리지 컨버터를 소개하고, 3kW급 프로토 타입을 통하여 그 유효성을 검증하였다.

• Proceedings of the KIPE Conference
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• 2012.07a
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• pp.99-100
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• 2012

본 논문에서는 차량용 저전압 DC-DC 컨버터 (Low voltage DC-DC Converter, LDC)에 최적화된 자성소자를 개발하기 위한 Test Platform 구축 과정을 제시한다. 현재 연구, 개발된 LDC를 토대로 자성소자 개발에 범용성을 가지는 정격사양을 결정하고 그에 따른 시스템을 구성한다. 또한 시스템에 적용된 위상천이 풀-브리지 (Phase-Shift Full-Bridge, PSFB) 컨버터에서 자성소자가 미치는 영향을 분석한다. 분석 결과를 기반으로 구성한 시스템에서 안정적인 성능 검증을 위한 자성소자의 적정 설계범위를 제시하고, 범용성을 위해 입출력 변화에 따른 자성소자 설계 요소들의 변화 추이를 제시한다.

• Proceedings of the KIPE Conference
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• 2019.07a
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• pp.142-144
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• 2019

Nowadays, multi-MHz wireless power transfer (WPT) system has received a great concern of study due to its desirable characteristics such as user convenience, system compact and better safety as compared to the conventional DC-DC with cord. This paper presents a solution for WPT Lithium Batteries charger with Constant Current (CC) and Constant Voltage (CV) charging process. The proposed system consists of a high frequency class D power amplifier, a pair of PCB coil, transformable high-order resonant network and a full-bridge rectifier. The charger can be implemented CC /CV charging profile thanks to automatic reconfigurable resonant compensator. Therefore, the battery can be fully charged without the help of an additional DC/DC converter. The simulation and 50W-6.78-MHz hardware experimental results are presented to verify the feasibility of the proposed method and to evaluate the performance of the proposed wireless battery charger.

• Proceedings of the KIPE Conference
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• 2020.08a
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• pp.296-297
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• 2020

변압기의 크기와 누설 인덕턴스는 각각 위상천이 풀-브릿지 컨버터의 전력 밀도와 영전압 스위칭의 동작 범위에 영향을 준다. 따라서 본 논문에서는 컨버터의 전력 밀도 및 효율향상을 위한 변압기의 설계에 대해 이론적으로 분석하고, 이를 시작품으로 만들어 5.6kW급 컨버터를 통해 실험적으로 검증하였다.

• Proceedings of the KIPE Conference
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• 2013.07a
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• pp.165-166
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• 2013

기존의 위상천이 풀 브리지 DC/DC 컨버터의 경우 변압기의 누설 인덕턴스와 정류 스위치의 기생 출력 캐패시턴스 사이의 공진으로 인하여 정류 스위치에 스파이크 전압이 발생하며, 이는 시스템의 전력 변환 효율을 감소시킨다. 최근에 보조 DC/DC 컨버터를 사용하여 클램핑 캐패시터에서 흡수된 에너지를 부하로 회기시키는 방법이 연구되고 있으나, 보조 DC/DC 컨버터를 설계하기 위한 정확한 분석은 제시되지 않았다. 따라서, 본 논문에서는 2차 측 정류기의 공진 전압을 저감할 수 있는 비동기식 능동형 스너버 회로의 설계방법을 제안한다. 또한, 초기 기동 시에 발생되는 큰 공진에너지를 히스테리시스 회로를 이용하여 저항을 통해 소모시킴으로써 보조 DC/DC 컨버터의 자성소자를 최소화할 수 있다. 본 논문에서는 제안된 방식의 타당성을 검증하기 위하여 이론적으로 분석하며, 450W급 시작품을 제작하여 제안방식의 타당성을 검증하였다.

• Journal of the Korean Solar Energy Society
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• v.33 no.6
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• pp.92-97
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• 2013

This paper proposes DC offset current compensation method of transformerless fuel cell/PV PCS. DC offset current is generated by the unbalanced internal resistance of the switching devices in full bridge topology. The other cause is the sensitivity of the current sensor, which is lower than DSP in resolution. If power converter system has these causes, the AC output current in the inverter will generate the DC offset. In case of transformerless grid-connected inverter system, DC offset current is fatal to grid-side, which results in saturating grid side transformer. Several simulation results show the difficulties of detecting DC offset current. Detecting DC offset current method consists of the differential amplifiers and PWM is compensated by the output of the Op amp circuit with integrator controller. PSIM simulation verifies that the proposed method is simpler and more effective than using low resolution current sensor alone.

• The Transactions of the Korean Institute of Electrical Engineers B
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• v.53 no.2
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• pp.114-122
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• 2004

This paper presents a novel single-stage active-clamp type high frequency resonant inverter. The proposed topology is integrated full-bridge boost rectifier as power factor corrector and active-clamp type high frequency resonant inverter into a single-stage. The input stage of the full-bridge boost rectifier works in discontinuous conduction mode(DCM) with constant duty cycle and variable switching frequency. So that a boost converter makes the line current follow naturally the sinusoidal line voltage waveform. By adding additional active-clamp circuit to conventional class-E high frequency resonant inverter, main switch of inverter part operates not only at Zero-Voltage-Switching mode but also reduces the switching voltage stress of main switch. Simulation results have demonstrated the feasibility of the proposed high frequency resonant inverter. Characteristics values based on characteristics estimation through circuit analysis is given as basis data in design procedure. Also, experimental results are presented to verify theoretical discussion. This proposed inverter will be able to be practically used as a power supply in the fields of induction heating applications, fluorescent lamp and DC-DC converter etc.

• Proceedings of the KIPE Conference
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• 2011.07a
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• pp.429-430
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• 2011

This paper presents a simple and cost-effective stand-alone rapid battery charging system of 30kW for electric vehicles. The proposed system mainly consists of active front-end rectifier of neutral point clamped 3-level type and non-isolated bi-directional dc-dc converter of multi-phase interleaved half-bridge topology with coupled inductors. The charging system is designed to operate for both lithium-polymer and lithium-ion batteries. The complete charging sequence is made up of three sub-interval operating modes; pre-charging mode, constant-current mode, and constant-voltage mode. The pre-charging mode employs the staircase shaped current profile to accomplish shorter charging time while maintaining the reliable operation of the battery. The proposed system is able to reach the full-charge state within less than 16min for the battery capacity of 8kWh by supplying the charging current of 67A. The optimal discharging algorithm for Vehicle to the Grid (V2G) operation has been adopted to maintain the discharging current of 1C. Owing to the simple and compact power conversion scheme, the proposed solution has superior module-friendly mechanical structure which is absolutely required to realize flexible power expansion capability in a very high-current rapid charging system.

• The Transactions of the Korean Institute of Power Electronics
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• v.18 no.1
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• pp.26-36
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• 2013

This paper presents a simple and cost-effective stand-alone rapid battery charging system of 30kW for electric vehicles. The proposed system mainly consists of active front-end rectifier of neutral point clamped 3-level type and non-isolated bi-directional dc-dc converter of multi-phase interleaved half-bridge topology. The charging system is designed to operate for both lithium-polymer and lithium-ion batteries. The complete charging sequence is made up of three sub-interval operating modes; pre-charge mode, constant-current mode, and constant-voltage mode. The pre-charge mode employs the stair-case shaped current profile to accomplish shorter charging time while maintaining the reliable operation of the battery. The proposed system is specified to reach the full-charge state within less than 16min for the battery capacity of 8kWh by supplying the charging current of 78A. Owing to the simple and compact power conversion scheme, the proposed solution has superior module-friendly mechanical structure which is absolutely required to realize flexible power expansion capability in a very high-current rapid charging system.