On this paper, digitally controlled push-pull dc-dc converter and dc-ac inverter for induction motor control are presented, which is used one DSP(digital signal processor). This system has 12V battery input for the push-pull converter, and the push-pull converter generates 300V output for induction motor inverter input. In order to compensate the push-pull converter, the transfer function of push-pull converter is derived and digital PI compensator is adapted. Through bode diagram, stability of digital controlled push-pull converter is analyzed. To verify the proposed system, digital simulation of the induction motor drive using digital push-pull converter are performed.
본 논문에서는 새로운 신뢰성 있는 푸쉬풀 컨버터를 제안하였다. 제안된 컨버터는 기존의 푸쉬풀 컨버터에 비해 두 개의 다이오드가 추가된 구조를 갖는다. 이 추가된 다이오드로 인해서 푸쉬풀 컨버터의 두 개의 MOSFET 스위치 중에 한 개가 켜진 상태이면 다른 MOSFET는 자동으로 오프 상태를 유지한다. 그러므로 컨버터가 매우 큰 전기적인 노이즈 환경에 있더라도 두 개의 스위치가 켜지면서 회로가 단락되는 것을 막을 수 있다. 본 논문에서는 100 kHz의 스위칭 주파수를 갖는 컨버터를 노이즈 환경에서 PLECS 소프트웨어로 시뮬레이션하였다. 시뮬레이션 결과 컨버터 스위치의 전류는 $20{\mu}sec$의 전기적인 노이즈 환경에서 10 % 정도 증가한다. 그러나, 컨버터는 단락현상이 없이 신뢰성 있게 동작한다.
The push pull forward converter is a very suitable circuit for low output voltage, high output current applications with a wide input voltage range. This converter can be miniaturized by integrate magnetic components such as the output inductor, the transformer and the input inductor. We considered of the efficiency for the push pull forward converter. Developed the push pull forward converter rating are of $36{\sim}72V$ input and 3.3V/30A output. In this converter. the efficiency was measured by 76.4% at full load and 82.95% at half load. The maximum efficiency is up to 83.% at 200kHz, 11A output.
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.
In this paper, a soft switching DC-DC converter for AC module type photovoltaic (PV) module integrated converter is proposed. A push-pull converter is suitable for a low voltage PV AC module system because the step-up ratio of a high frequency transformer is high and the number of primary side switches is relatively small. However, the conventional push-pull converters do not have high efficiency because of high switching losses by hard switching and transformer losses (copper and iron losses) by high turns-ratio of the transformer. In the proposed converter, primary side switches are turned on at zero voltage switching (ZCS) condition and turned off at zero current switching (ZVS) condition through parallel resonance between secondary leakage inductance of the transformer and a resonant capacitor. Therefore the proposed push-pull converter decreases the switching loss using soft switching of the primary switches. Also, the turns-ratio of the transformer can be reduced by half using a voltage-doubler of secondary side. The theoretical analysis of the proposed converter is verified by simulation and experimental results.
Han, Dong-Hwa;Lee, Young-Jin;Kwon, Wan-Sung;Bou-Rabee, Mohammed A.;Choe, Gyu-Ha
Journal of Power Electronics
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제12권3호
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pp.418-428
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2012
It is very important to improve the overall efficiency of systems with a source of power that has low-voltage high-current terminal characteristics such as fuel cells. A resonant converter is required for high efficiency systems. However, the peak value of the switches current is large in a resonant converter. This peak current requires a large number of switches and results in system failures. In this paper, an analysis and experiments of a resonant isolation push-pull converter are performed. A switching loss analysis is performed in order to compare losses between a resonant push pull converter and a hard switching push-pull converter. Specially, the conduction loss is studied based on the ratio between the resonant frequency and the switching frequency. In addition, a method for improving the efficiency is implemented with conventional HF insolation converters.
본 논문은 DC/DC 컨버터의 효율을 개선하기 위해 동기정류방식을 제시하였다. 제안된 동기정류 방식은 single winding self-driven synchronous rectification(SWSDSR)로서 1차측은 Push-Pull topology를 사용하였다. 특히 이 방식은 데드타임구간에도 동기정류 스위치를 온 시켜서 효율을 개선 할 수 있다. 최종적인 시뮬레이션과 실험 결과는 자기구동 동기정류(SDSR) 방식과 보조권선을 이용한 자기구동 동기정류(SWSDSR) 방식의 효율에 관한 비교와 해석을 보여준다.
KIEE International Transaction on Electrical Machinery and Energy Conversion Systems
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제5B권4호
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pp.343-349
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2005
This paper proposes a novel zero-voltage-switching (ZVS) Push-pull DC-DC Converter for high input voltage and high power applications. This topology utilizes two switches in series to replace one switch in conventional push-pull converter, and two clamping diodes are introduced. The voltage stress of the switches is the input voltage, and the switches can realize ZVS with the use of the leakage inductance of the transformer. Furthermore, secondary full-wave rectifier with a clamping capacitor is used to eliminate the voltage oscillation and spike of the rectifier diodes due to the reverse recovery. Therefore, the electromagnetic interference is reduced effectively. The operation principle of the proposed converter is analyzed theoretically. The output characteristic, ZVS condition and design principle of the clamping capacitor are discussed. Experimental results obtained from a 270V input 2kW prototype with $95.8\%$ high efficiency confirms the design.
푸시 풀 포워드 컨버터는 넓은 입력범위에서 저전압 대전류 특성이 좋고 싱글 EI-EE 코어에 출력 인덕터와 변압기 그리고 입력 필터 등 모든 자성소자들을 포함시킴으로써 집적화할 수 있다. 회로의 여러 변수들에 대한 효율 비교를 통해서 집적화된 싱글 코어 푸시 풀 포워드 컨버터에 대해 고찰하였다. 푸시 풀 포워드 컨버터의 변압기는 Nicera사의 5M FEE 18/8/10C와 NC-2H FEI32/8/10C 코어를 이용하였다. 컨버터의 정격은 입력 전압 $36\~72V$이며 출력은 3.3V, 30A이다. NC-2H FEI32/8/10C코어를 사용하였을 경우 스위칭 주파수가 200kHz이고 부하가 11A일 때 $83.5\%$의 최고 효율이 측정되었다. 전부하(full load)시의 효율은 $76.4\%$, 반부하(half load)일 경우에는 $82.95\%$의 효율이 각각 측정 됐다.
본 논문에서는 Push-Pull 방식의 DC/DC 컨버터를 기초한 새로운 MIC 토폴로지를 제안한다. Push-Pull 컨버터의 변압기의 중간탭에 스위치를 추가하여 입력전류량을 제어하고 인버터는 Unfolder 형태로 스위칭하여 계통과 연계한다. 제안된 토폴로지는 PSIM 시뮬레이션을 통하여 MIC에 적합한 회로임을 검증하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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