본 논문에서는 출력 전압의 리플을 이용하여 지상 레그(lagging leg)의 스위치들의 영전류 스위칭(ZCS)을 수행하는 두 개의 트랜스포머를 가지는 위상천이 풀-브릿지 컨버터를 제안하다. 제안된 컨버터는 진상 레그(leading leg)의 스위치들은 영전압 스위칭(ZVS)을 수행하고, 지상 레그의 스위치들은 출력 전압-더블러(Voltage-Doubler)의 전압 리플차를 이용해 출력 다이오드의 전류 전환(commutation)이 빠르게 이루어지도록 하여서 중부하에는 영전류 스위칭을, 경부하에서는 영전압 스위칭을 가능하게 한다. 또한 출력측의 전압 리플차를 이용하기 때문의 기존의 1차측 부스트 캐패시터를 이용하는 컨버터에 비해 턴비를 이용하여 보다 빠른 전류 전환을 수행할 수 있는 장점을 가진다. 따라서 별도의 추가적인 소자없이 모든 스위치의 소프트스위칭이 가능하도록 하고, 지상 레그의 영전류 스위칭을 통해서 환류구간의 순환전류도 없애줌으로써 높은 효율을 얻을 수 있다. 모드 해석과 실험을 통하여 제안 컨버터의 성능을 검증한다.
The high efficiency full-bridge LLC resonant converter using a contact-less transformer is proposed for the photovoltaic power generation system. For the series resonance with a series capacitor, the LLC resonant converter utilizes the leakage inductance and magnetizing inductance of a contact-less transformer. Unlike the conventional series resonant converter operated to the continuous resonant current at above resonance frequency, the proposed converter operates to the discontinuous resonant current at the narrow frequency control range below resonance frequency. Due to the discontinuous mode resonant current, the proposed converter can be achieved the zero voltage switching (ZVS) in the primary switches and the zero current switching (ZCS) in the secondary rectification diodes without any auxiliary circuit. In this paper, the experimental results of the proposed full-bridge LLC resonant converter using a contact-less transfonner are verified on the simulation based on the theoretical analysis and the 150W experimental prototype.
LLC resonant converters or phase-shift full-bridge converters have been widely used as DC - DC converters for rapid charging of electric vehicles (EVs). However, these converters present critical disadvantages, including a large circulating current, which can hinder efficiency and miniaturization in EV battery charger applications. In this paper, a new DC - DC converter topology is proposed for EV rapid chargers. The proposed converter can operate at high frequency despite a high rated power capacity of over 20kW, and the problem of circulating current can be minimized during the entire battery charging time. Owing to these advantages, the proposed converter can achieve a high conversion efficiency of over 97% for EV rapid charger applications. The performance of the proposed converter is verified with 20kW prototypes in this study.
This paper is concerned on developing DC-DC converter. In contrast to resonant converter, this converter requires no external resonant elements and operates with constant switching frequency. In conventional PWM converter, two MOSFET switches of the converter are simultaneously turned on and turned off. In presented converter, to achieve Zero Voltage Switching, the two legs of the bridge are operated DC-DC converter is phase shifted. Phase shifted Full Bridge ZVS PWM Converter have an effect on the power system. Operation principle and features are illustrated by the experiment results from 50W, 250kHz with MOSFET switch.
철도차량용 구동 시스템의 주 변압기를 지능형 변압기로 대체하는 것은 철도차량의 효율을 높이기 위한 효과적인 방법이다. 지능형 변압기는 고전압 입력단을 저전압 직류단으로 변환하는 정류단 모듈과, 변환된 복수의 저전압 직류단 전압을 직/병렬로 연결하여 저전압 직류 출력 전압을 제어하는 Dual Active Bridge (DAB) 컨버터 모듈로 구성된다. DAB 컨버터는 고주파 변압기를 사이에 두고 양 측 Full-Bridge 컨버터의 전압 합성 방법에 따라 전력이 양방향으로 전달될 수 있다. 이 때, 양 측 Full-Bridge 컨버터의 전압 합성 방법에 따라 고주파 변압기로 흐르는 전류의 형태가 달라지게 되며, 이는 효율에 직접적인 영향을 미치게 된다. 본 논문은 중/저 전력 조건에서 DAB 컨버터의 효율을 개선하기 위한 새로운 modulation 방법을 제안한다. 제안하는 modulation 방법은 DAB 컨버터 내에 발생할 수 있는 무효 전력을 0으로 제어하도록 하며, 출력단 컨버터를 다이오드 정류기와 유사한 동작을 하도록 함으로써, 스위칭 손실을 최소화하도록 하였다. 제안된 modulation 방법을 통한 손실 저감은 900Vdc의 직류단 전압을 갖는 DAB 컨버터에 대한 시뮬레이션 결과를 통해 검증하였다.
본 논문에서는 Ballard사의 1.2[kW]급 연료전지와 연료전지의 저전압($28{\sim}43[VDC]$)을 승압(380([VDC])시키기 위한 풀-브리지 직류-직류 컨버터, 그리고 승압된 직류 링크전압을 교류 전압(220[VAC]), 60[Hz]으로 변환하기 위한 단상 풀-브리지 인버터로 구성된 연료전지 발전용 전력변환시스템 중 풀-브리지 고주파 절연형 영전압 영전류 스위칭 위상 천이 펄스폭 변조 직류-직류 컨버터를 제안하였다. 제안한 풀-브리지 고주파 절연형 영전압 영전류 스위칭 위상 천이 펄스폭 변조 직류-직류는 프리휠링 다이오드를 포함한 탭부 인덕터 필터를 이용하여 순환 전류를 저감시켰으며, 스위치 및 변압기의 턴-온, 턴-오프시에 오버슈트 전압이나 과도현상이 발생하지 않는다. 그리고 넓은 출력 전압 조정에도 효율을 $93{\sim}97[%]$정도 얻을 수 있으며, 출력 부하전류의 변화에 대해 거의 일정한 출력 전압 특성을 가졌다.
This paper presents a new resonant converter to achieve the soft switching of power devices. Two full-bridge converters are connected in series to clamp the voltage stress of power switches at Vin/2. Thus, power MOSFETs with a 500V voltage rating can be used for 800V input voltage applications. Two flying capacitors are connected on the AC side of the two full-bridge converters to automatically balance the two split input capacitor voltages in every switching cycle. Two resonant tanks are used in the proposed converter to share the load current and to reduce the current stress of the passive and active components. If the switching frequency is less than the series resonant frequency of the resonant tanks, the power MOSFETs can be turned on under zero voltage switching, and the rectifier diodes can be turned off under zero current switching. The switching losses on the power MOSFETs are reduced and the reverse recovery loss is improved. Experiments with a 1.5kW prototype are provided to demonstrate the performance of the proposed converter.
This paper presents a bidirectional DC-DC converter suitable for low-voltage super capacitor-based electric energy storage systems. The DC-DC converter presented here consists of a full-bridge circuit and a current-fed push-pull circuit with a high frequency (HF) transformer-link. In order to reduce the device-conduction losses due to the large current of the super capacitor as well as unnecessary ringing, synchronous rectification is employed in the super capacitor-charging mode. A wide range of voltage regulation between the battery and the super capacitor can be realized by employing a Phase-Shifting (PS) Pulse Width Modulation (PWM) scheme in the full-bridge circuit for the super capacitor charging mode as well as the overlapping PWM scheme of the gate signals to the active power devices in the push-pull circuit for the super capacitor discharging mode. Essential performance of the bidirectional DC-DC converter is demonstrated with simulation and experiment results, and the practical effectiveness of the DC-DC converter is discussed.
Conventionally, ZVS FB DC/DC converter was controlled by monolithic IC UC3879, which includes the functions of oscillator, error amplifier and phase-shift circuit. Also, microprocessor and DSP have been widely used for the remote control and for the immediate waveform control in ZVS FB DC/DC converter. However the conventional microprocessor controller is complex and difficult to control because the controller consists of analog and digital parts. In the case of the control of FB DC/DC converter, the output is required of driving a direct signal to the switch drive circuits by the digital controller. So, this paper presents the method and realization of designing the digital-to-phase shift PWM circuit controlled by DSP (TMX320C32) in a 2,500A, 40㎾ ZVS FB DC/DC converter.
In this paper a novel passive snubber is proposed, which can suppress the voltage spike across the bridge leg of the isolated full-bridge boost topology. The snubber is composed of capacitors, inductors and diodes. Two capacitors connected in series are used to absorb the voltage spike and the energy of each capacitor can be transferred to the load during one switching cycle by the resonance of the inductors and capacitors. The operational principle of the passive snubber is analyzed in detail based on a three-phase power factor correction (PFC) converter, and the design considerations of both the converter and the snubber are given. Finally, a 3kW laboratory-made prototype is built. The experimental results verify the theoretical analysis and evaluations. They also prove the validity and feasibility of the proposed methods.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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