• Proceedings of the KIPE Conference
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• 2018.07a
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• pp.330-331
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• 2018

본 논문에서는 양극성 저압 직류배전망에서 전압강하 발생 시 에너지저장시스템(ESS)을 이용한 2상 인터리브드 IPOS(Input Parallel Output Series) DC-DC 컨버터 기반의 전압 밸런서를 제안한다. ESS와 직렬로 연결된 전압 밸런서는 입력은 병렬로, 출력은 직렬 구성되어 있으며, 이러한 구성은 한 개의 ESS를 통해 두 개의 배전망을 제어할 수 있다. 제안하는 전압 밸런서는 시뮬레이션을 통하여 타당성을 검증하였다.

• Journal of the Institute of Electronics and Information Engineers
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• v.52 no.5
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• pp.58-65
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• 2015

This paper presents the design of an implantable stimulation IC intended for neural prosthetic devices using $0.18-{\mu}m$ standard CMOS technology. The proposed single-channel biphasic current stimulator prototype is designed to deliver up to 1 mA of current to the tissue-equivalent $10-k{\Omega}$ load using 12.8-V supply voltage. To utilize only low-voltage standard CMOS transistors in the design, transistor stacking with dynamic gate biasing technique is used for reliable operation at high-voltage. In addition, active charge balancing circuit is used to maintain zero net charge at the stimulation site over the complete stimulation cycle. The area of the total stimulator IC consisting of DAC, current stimulation output driver, level-shifters, digital logic, and active charge balancer is $0.13mm^2$ and is suitable to be applied for multi-channel neural prosthetic devices.

• Journal of Power Electronics
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• v.18 no.5
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• pp.1595-1607
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• 2018

In this paper, a hierarchical control strategy is introduced to control a new three-port multidirectional DC-DC converter for integrating an energy storage system (ESS) to a bipolar DC microgrid (BPDCMG). The proposed converter provides a voltage-balancing function for the BPDCMG and adjusts the states of charge (SoC) of the ESS. Previous studies tend to balance the voltage of the BPDCMG buses with active sources or by transferring power from one bus to another. Furthermore, the batteries available in BPDCMGs were charged equally by both buses. However, this power sharing method does not guarantee efficient operation of the whole system. In order to achieve a higher efficiency and lower energy losses, a triple-layer hierarchical control strategy, including a primary droop controller, a secondary voltage restoration controller and a tertiary optimization controller are proposed. Thanks to the multi-functional operation of the proposed converter, its conversion stages are reduced. Furthermore, the efficiency and weight of the system are both improved. Therefore, this converter has a significant capability to be used in portable BPDCMGs such as electric DC ships. The converter modes are analyzed and small-signal models of the converter are extracted. Comprehensive simulation studies are carried out and a BPDCMG laboratory setup is implemented in order to validate the effectiveness of the proposed converter and its hierarchical control strategy. Simulation and experimental results show that using the proposed converter mitigates voltage imbalances. As a result, the system efficiency is improved by using the hierarchical optimal power flow control.

• Proceedings of the KIPE Conference
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• 2019.11a
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• pp.112-113
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• 2019

본 논문은 양극성 저압 직류배전망 구성을 위한 커플드 인덕터를 활용한 인터리브드 전압 밸런서의 소신호 분석 및 제어기 설계를 제안한다. 커플드 인덕터를 활용한 인터리브드 구조의 전압 밸런서는 출력 캐패시턴스 및 전체 인덕턴스를 줄일 수 있는 이점 있으나, 결합계수 및 인터리브드 입력으로 인한 회로 분석의 어려움이 존재한다. 본 논문은 이를 해결하기 위해 커플드 인덕터 등가회로를 통한 인덕턴스 결합 분석 및 제어 입력의 평균 계산법을 적용하여 소신호 모델링을 진행하고 제어기를 설계하였으며 이를 PSIM 시뮬레이션을 통해 검증하였다.

• Proceedings of the KIPE Conference
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• 2014.07a
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• pp.421-422
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• 2014

본 논문에서는 저압 직류 배전 시스템의 구성방법 중 하나인 Bipolar System을 사용할 때 서로 다른 부하용량으로 인하여 발생하는 전압 불균형 문제를 보상하는 전압밸런서와 절연형 양방향 DC-DC 컨버터가 결합된 토폴로지를 제안하였다. 제안하는 DC-DC 컨버터의 1차측은 풀 브릿지 타입, 2차측 하프 브릿지 타입의 밸런싱 회로로 구성하여 따로 밸런서 없이 DC 그리드와 태양광 발전 시스템, ESS 시스템의 연계 및 전압밸런싱이 가능하다. 이와 같은 DC-DC 컨버터를 신재생 에너지와 연계하여 저압 직류 배전 시스템의 분산 전원으로 구성하였고, 시뮬레이션을 통하여 타당성을 검증하였다.

• Proceedings of the KIPE Conference
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• 2019.07a
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• pp.322-323
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• 2019

본 논문은 커플드 인덕터를 활용한 인터리브드 벅-부스트 전압밸런서를 제안한다. 기존 인터리브드 벅-부스트의 경우 부하 전류 리플을 줄이기 위해 다수의 자성소자를 사용하여 부피가 커지는 단점이 존재한다. 제안하는 방식은 기존 토폴로지에 비해 자성소자 수 및 인덕턴스를 줄일 수 있어 전체 토폴로지의 부피가 작아지는 이점을 갖는다. 본 논문에서는 인터리브드 벅-부스트 형 전압밸런서를 위한 커플드 인덕터 설계 사항 및 이점들을 제시한다.

• Proceedings of the KIPE Conference
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• 2019.07a
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• pp.297-298
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• 2019

본 논문에서는 인덕터와 커패시터(LC)를 이용한 새로운 전압 밸런서(VB)를 제안한다. 제안한 VB는 하프-브리지 및 Neutral-Point-Clamped 구조처럼 이중 출력을 가진 Dual-Active-Bridge (DAB) 컨버터에 적용될 수 있다. 제안한 VB는 추가적인 스위칭 소자를 사용하지 않더라도 출력 부하 조건에 관계없이 출력 전압 평형을 유지할 수 있다. 제안한 VB를 사용할 때, 변압기와 출력의 중성점 사이에 LC가 추가되지만, 컨버터의 PWM 방식과 동작은 기존과 대부분 동일하다. 따라서, 제안한 VB를 사용하는 이중 출력 DAB 컨버터는 기존 이중 출력 DAB 컨버터의 장점을 대부분 유지한 상태로 출력 전압 평형을 달성할 수 있다. 3 kW 시제품을 제작하여 제안한 VB의 성능을 검증하였다.

• Proceedings of the KIPE Conference
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• 2018.07a
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• pp.87-89
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• 2018

본 논문에서는 양극성 직류 배전 시스템에 사용할 수 있는 절연형 3-레벨 전압 평형기를 제안한다. 전압 평형기는 양극성 부하에서 발생하는 불균등한 전압을 보상해주는 필수적인 전력변환장치이다. 제안하는 1단 구성의 절연형 전압 평형기는 오직 3-레벨 Dual Active Bridge DC-DC 컨버터로만 구성되고, 기존에 전압 벨런싱을 위해 사용되던 추가적인 비절연형 전압 평형기를 필요로 하지 않는다. 따라서 기존 비절연형 전압 평형기에 사용되는 수동 및 능동 소자를 제거함으로써 전력변환 장치의 전체적인 전력 밀도 및 전력 변환 효율을 향상시키는 장점을 가진다. 새롭게 제안하는 스위칭 방식을 통해 3-레벨 전압 평형기가 절연과 전압 벨런싱 기능을 동시에 수행한다. 3 kW급 전압 평형기의 시작품을 이용하여 제안하는 토폴로지와 제어 알고리즘의 성능과 타당성을 실험적으로 검증하였다.

• Journal of Power Electronics
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• v.19 no.4
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• pp.1011-1019
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• 2019

In this paper, a buck-flyback (fly-buck) stand-alone photovoltaic (PV) system for charge balancing with a differential power processor (DPP) circuit is proposed. Conventional feed-back DPP converters draw differential feed-back power from the output of a string converter. Therefore, the power is always through the switches and diodes of the string converter. Because of the returning conduction path, there are always power losses due to the resistance of the switch and the forward voltage of the diode. Meanwhile, the proposed feed-back DPP converter draws power from the magnetically-coupled inductor in a string converter. This shortens the power path of the DPP converter, which reduces the power losses. In addition, the extra winding in the magnetically-coupled inductor works as a charge balancer for battery-stacked stand-alone PV systems. The proposed system, which uses a single magnetically-coupled inductor, can control each of the PV modules independently to track the maximum power point. Thus, it can overcome the power loss due to the power path. It can also achieve charge balancing for each of the battery modules. The proposed topology is analyzed and verified using 120W hardware experiments.