양방향 컨버터는 연료전지 발전 시스템의 인버터 dc link와 저전압 배터리를 연결시켜 준다. 방전 모드(boost)에서는 저전압(battery: 48[V])측에서 고전압(dc link: 380[V])측으로, 충전 모드(buck)에서는 저전압측 배터리로 전력이 전달된다. 본 논문에서는 방전모드 시 MOSFET으로 구성된 1.5[kW] 능동 클램프 전류원 풀 브리지 컨버터가 동작하고 배터리 충전 시 IGBT로 구성된 전압원 하프 브리지 컨버터가 동작한다.
In this paper, voltage clamped tapped-inductor boost converter with high voltage conversion ratio is proposed. The conventional tapped-inductor boost converter has a serious drawback such as high voltage stresses across all power semiconductors due to the high resonant voltage caused by the leakage inductor of tapped inductor. Therefore, the dissipative snubber is essential for absorbing this resonant voltage, which could degrade the overall power conversion efficiency. To overcome these drawbacks, the proposed converter employs a voltage clamping capacitor instead of the dissipative snubber. Therefore, the voltage stresses of all power semiconductors are not only clamped as the output voltage but the power conversion efficiency can also be considerably improved. Moreover, since the energy stored in the clamp capacitor is transferred to the output side together with the input energy, the proposed converter can achieve the higher voltage conversion ratio than the conventional tapped-inductor boost converter. Therefore, the proposed converter is expected to be well suited to various applications demanding the high efficiency and high voltage conversion ratio. To confirm the validity of the proposed circuit, the theoretical analysis and experimental results of the proposed converter are presented.
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.
This paper presents a new zero voltage switching (ZVS) converter for medium power and high input voltage applications. Three three-level pulse-width modulation (PWM) circuits with the same power switches are adopted to clamp the voltage stress of MOSFETs at $V_{in}/2$ and to achieve load current sharing. Thus, the current stresses and power ratings of transformers and power semiconductors at the secondary side are reduced. The resonant inductance and resonant capacitance are resonant at the transition interval such that active switches are turned on at ZVS within a wide range of input voltage and load condition. The series-connected transformers are adopted in each three-level circuit. Each transformer can work as an inductor to smooth the output current or a transformer to achieve the electric isolation and power transfer. Thus, no output inductor is needed at the secondary side. Three center-tapped rectifiers connected in parallel are used at the secondary side to achieve load current sharing. Compared with the conventional parallel three-level converters, the proposed converter has less switch counts. Finally, experiments based on a 1.44kW prototype are provided to verify the operation principle of proposed converter.
공진형 듀얼 컨버터는 스위칭손실이 낮은 고주파 스위칭으로 전력변환을 실현할 수 있는 회로방식으로서 주목받고 있다. 본 논문에서는 유도전동기를 부하로 하여 구동과 회생운전이 가능한 쌍방향 공진형 전력변환 시스템을 구축하고, 이 시스템의 실제적인 적용을 위하여 일련의 실험을 통해 제작시스템의 운전특성을 검증한다. 고찰부분으로서는 입출력특성, 공진부특성, 주소자와 클램프소자에서의 턴 오프특성 및 영전압특성에 대한 실험결과를 대상으로 한다. 본 연구에서는 관측된 파형들을 검증함으로서 제작시스템에 있어서의 문제점을 고찰하고 금후의 연구를 위한 제안을 제시하고자 한다.
본 논문에서는 능동 클램프 회로를 이용한 위상천이 풀-브리지 컨버터(Phase-shift Full-Bridge Converter)의 스위치 제어 방법을 제안한다. 기존의 위상천이 풀-브리지 컨버터는 2차측 정류 스위치에서 스파이크 전압이 발생하며, 순환 전류(Circulating current)로 인한 도통 손실이 발생하는 단점을 지닌다. 위의 문제를 극복하는 회로로서 2차 측에 능동 클램프 회로를 적용하는 방법이 연구되었다. 하지만, 낮은 부하에서 클램프 커패시터의 전압이 상승하여, 2차 측 소자의 전압 스트레스가 증가하고, EMI 문제가 발생되는 단점을 지닌다. 본 논문에서는 위상천이 풀-브리지 컨버터의 2차 측에 능동 클램프 회로 및 동기 정류 스위치(Synchronous rectifier switch)를 적용하여, 클램프 커패시터의 전압 상승을 억제하는 해결 방안을 제시하며, 능동 클램프 회로의 스위치 제어 방법을 제안한다. 또한, 회로의 구조, 동작 원리 및 스위치 제어 방법을 설명하고, 모의 실험을 수행하여 타당성을 검증한다.
This paper proposes a new SSHG(Sag/swell and Harmonic Generator) injecting voltage by using series inverter. The proposed SSHG composes series inverter, DC capacitor as energy storage, rectifier and voltage clamp circuit. This SSHG is designed to generate typical power disturbances, such as voltage sag/swell, over/under voltage and voltage flicker. Also it is designed to generate unexpected voltage phase jumping waveform by controlling the series inverter. In this paper, three kinds of control methods for the proposed 2MVA SSHG are given. Typical voltage sag and swell waveforms are implemented by adopting simple control method. Also the voltage flicker is generated by changing the amplitude of the injected voltage in random. Owing to the limited bandwith of the proposed SSHG, high frequency transient waveforms can be obtained by using the open loop control. The simulation and experimental results are given to verify the operation of the proposed SSHG, Finally, conclusions are given.
Cho, Do-Yeon;Skinner, Daniel;Zhang, Shaoyan;Lazrak, Ahmed;Lim, Dong Jin;Weeks, Christopher G.;Banks, Catherine G.;Han, Chang Kyun;Kim, Si-Kwan;Tearney, Guillermo J.;Matalon, Sadis;Rowe, Steven M.;Woodworth, Bradford A.
Journal of Ginseng Research
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제45권1호
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pp.66-74
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2021
Background: Abnormal chloride (Cl-) transport has a detrimental impact on mucociliary clearance in both cystic fibrosis (CF) and non-CF chronic rhinosinusitis. Ginseng is a medicinal plant noted to have anti-inflammatory and antimicrobial properties. The present study aims to assess the capability of red ginseng aqueous extract (RGAE) to promote transepithelial Cl- secretion in nasal epithelium. Methods: Primary murine nasal septal epithelial (MNSE) [wild-type (WT) and transgenic CFTR-/-], fisher-rat-thyroid (FRT) cells expressing human WT CFTR, and TMEM16A-expressing human embryonic kidney cultures were utilized for the present experiments. Ciliary beat frequency (CBF) and airway surface liquid (ASL) depth measurements were performed using micro-optical coherence tomography (μOCT). Mechanisms underlying transepithelial Cl- transport were determined using pharmacologic manipulation in Ussing chambers and whole-cell patch clamp analysis. Results: RGAE (at 30㎍/mL of ginsenosides) significantly increased Cl- transport [measured as change in short-circuit current (ΔISC = ㎂/㎠)] when compared with control in WT and CFTR-/- MNSE (WT vs control = 49.8±2.6 vs 0.1+/-0.2, CFTR-/- = 33.5±1.5 vs 0.2±0.3, p < 0.0001). In FRT cells, the CFTR-mediated ΔISC attributed to RGAE was small (6.8 ± 2.5 vs control, 0.03 ± 0.01, p < 0.05). In patch clamp, TMEM16A-mediated currents were markedly improved with co-administration of RGAE and uridine 5-triphosphate (8406.3 +/- 807.7 pA) over uridine 5-triphosphate (3524.1 +/- 292.4 pA) or RGAE alone (465.2 +/- 90.7 pA) (p < 0.0001). ASL and CBF were significantly greater with RGAE (6.2+/-0.3 ㎛ vs control, 3.9+/-0.09 ㎛; 10.4+/-0.3 Hz vs control, 7.3 ± 0.2 Hz; p < 0.0001) in MNSE. Conclusion: RGAE augments ASL depth and CBF by stimulating Cl- secretion through CaCC, which suggests therapeutic potential in both CF and non-CF chronic rhinosinusitis.
본 논문에서는 능동 클램프형 포워드 DC-DC 컨버터를 이용하여 저전압 대전류에 적합한 고전력밀도의 개방형 전원 장치를 구성하고 그 특성에 대해 보고한 것이다. 전원장치의 입력전압은 통신기용에 적합한 36-75V이며, 출력은 3.3V, 100W급으로 하였다. 대전류에서 전도손실을 저감시키기 위해서 동기정류 방식을 사용하였으며 시스템의 과전류 보호기능을 향상시키기 위해서 고정밀 PCB 저항을 이용한 정전류제어기가 이용되었다. 시험용 전원장치는 통신기용 온보드 전원장치에 적합하도록 높이를 8m 이하, 크기는 quarter brick (58x37mm) 사이즈로 제작되었으며 그 결과 $95W/in^3$ 이상의 전력밀도와 90.6$\%$의 효율, 0.07$\%$ 이하의 전압안정도를 구현하였다.
본 논문에서는 직렬인버터를 이용한 2MVA SSFG(Sag Swell Flicker Generator)를 제안하였으며, 제안된 SSFG는 직렬인버터, DC 커패시터, 정류기, 클램프회로 등으로 구성되어 있다. SSFG는 선로에 순간전압강하/상승(sag/swell), 과전압/저전압(over/under voltage), 플리커(Flicker)등과 같은 전형적인 외란을 발생할 수 있을 뿐만 아니라, 인버터의 제어를 통해 상 뒤틀림(phase jump)도 구현 가능하다. 본 논문에서 제안된 2MVA SSFG의 효과적인 제어를 위해 세 가지 형태의 제어방식을 PSIM 시뮬레이션을 통해 비교${\cdot}$검토하였으며, 이 중 가장 효과적인 제어방식을 2MVA SSFG에 적용하여 순간전압강하, 순간전압상승, 플리커 등과 같은 외란발생 시험을 수행하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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