DC-DC 컨버터는 다양한 고출력 용도, 예를 들어, DC 전원, 전기 자동차용 충전기, 또는 에너지 저장 시스템에 적용된다. DC-DC 컨버터의 일반적인 요구 사항은 넓은 부하 범위에서 고효율, 소형화, 고출력 밀도입니다. 위상 ...
DC-DC 컨버터는 다양한 고출력 용도, 예를 들어, DC 전원, 전기 자동차용 충전기, 또는 에너지 저장 시스템에 적용된다. DC-DC 컨버터의 일반적인 요구 사항은 넓은 부하 범위에서 고효율, 소형화, 고출력 밀도입니다. 위상 시프트를 이용하여 주 스위치의 소프트 스위칭 기능을 얻어 냅니다. 그러나 기존의 위상 시프트 풀 브리지 컨버터는 이차 정류 전압의 진동, 순환전류 및 리딩 렉 스위치의 하드 스위칭 턴 오프 및 제한된 영 전압 스위칭 범위 등의 단점을 갖고 있다. 기존의 풀 브리지 토폴로지의 단점을 극복하기 위해 본 논문은 2 차측에 간단한 무손실 스너버와 공진 액티브 클램프를 적용한 두 가지 새로운 접근 방식을 제안한다. 기존의 풀 브리지 컨버터와 달리 두개의 다이오드와 클램프 커패시터로 이루어진 무손실 스너버 회로 그리고 한 개의 액티브 스위치가 이차 측에 적용된다. 출력 전압은 보조 스위치의 듀티 사이클을 조정함으로써 조절된다. 위상 시프트 풀 브리지 토폴로지의 이차 액티브 클램프 회로는 제어 스위치 및 변압기의 누설 인덕턴스와 공진하는 콘덴서를 이용한다. 출력 전압은 위상 시프트 각도에 의해 제어된다. 제안된 두 가지의 토폴로지는 몇 가지 이점들이 있다. ZVS 및 ZCS는 전부하 범위에서 가능하며, 순환전류가 최소화되고, 정류 다이오드의 역 회복 전류의 문제도 해소되어 고효율을 나타낸다. 제안된 컨버터의 장점을 확인하기 위해 3kW와 3.5kW 정격의 프로토 타입을 제작했다. 실험 결과는 시뮬레이션 결과와 잘 일치했다. 전부하 범위에서 측정된 제안 컨버터의 효율은 특히 경부하 시 기존의 컨버터에 비해 크게 개선되었다. 따라서, 제안된 컨버터는 EV 충전기 또는 DC 전원과 같은 고전압 및 넓은 출력 전압 범위를 필요로 하는 응용에 적합하다.
DC-DC 컨버터는 다양한 고출력 용도, 예를 들어, DC 전원, 전기 자동차용 충전기, 또는 에너지 저장 시스템에 적용된다. DC-DC 컨버터의 일반적인 요구 사항은 넓은 부하 범위에서 고효율, 소형화, 고출력 밀도입니다. 위상 시프트를 이용하여 주 스위치의 소프트 스위칭 기능을 얻어 냅니다. 그러나 기존의 위상 시프트 풀 브리지 컨버터는 이차 정류 전압의 진동, 순환전류 및 리딩 렉 스위치의 하드 스위칭 턴 오프 및 제한된 영 전압 스위칭 범위 등의 단점을 갖고 있다. 기존의 풀 브리지 토폴로지의 단점을 극복하기 위해 본 논문은 2 차측에 간단한 무손실 스너버와 공진 액티브 클램프를 적용한 두 가지 새로운 접근 방식을 제안한다. 기존의 풀 브리지 컨버터와 달리 두개의 다이오드와 클램프 커패시터로 이루어진 무손실 스너버 회로 그리고 한 개의 액티브 스위치가 이차 측에 적용된다. 출력 전압은 보조 스위치의 듀티 사이클을 조정함으로써 조절된다. 위상 시프트 풀 브리지 토폴로지의 이차 액티브 클램프 회로는 제어 스위치 및 변압기의 누설 인덕턴스와 공진하는 콘덴서를 이용한다. 출력 전압은 위상 시프트 각도에 의해 제어된다. 제안된 두 가지의 토폴로지는 몇 가지 이점들이 있다. ZVS 및 ZCS는 전부하 범위에서 가능하며, 순환전류가 최소화되고, 정류 다이오드의 역 회복 전류의 문제도 해소되어 고효율을 나타낸다. 제안된 컨버터의 장점을 확인하기 위해 3kW와 3.5kW 정격의 프로토 타입을 제작했다. 실험 결과는 시뮬레이션 결과와 잘 일치했다. 전부하 범위에서 측정된 제안 컨버터의 효율은 특히 경부하 시 기존의 컨버터에 비해 크게 개선되었다. 따라서, 제안된 컨버터는 EV 충전기 또는 DC 전원과 같은 고전압 및 넓은 출력 전압 범위를 필요로 하는 응용에 적합하다.
A dc-dc converter is widely applied in various medium and high power applications, for example, dc power supply, battery charger for electric vehicle, or energy storage system. The common requirements of the dc-dc converter are high efficiency over load range, compactness, high power density. The ph...
A dc-dc converter is widely applied in various medium and high power applications, for example, dc power supply, battery charger for electric vehicle, or energy storage system. The common requirements of the dc-dc converter are high efficiency over load range, compactness, high power density. The phase-shift full-bridge have been adopted in such applications because of its merit of soft-switching for main switches. However, the traditional phase-shift full-bridge suffers some main issues such as limited zero-voltage-switching range for lagging leg switches, hard switching turn-off for leading leg switches, high circulating current, oscillation of secondary rectifying voltage, and reverse recovery problem of rectifier diodes. To overcome the shortcomings of the conventional full-bridge topologies, my thesis proposed two new approaches which utilized a simple lossless snubber, and resonant active clamp in the secondary side. For the conventional full-bridge converter, a lossless snubber circuit constituting of a clamping capacitor and two diodes is applied in the secondary while the primary switches is complementarily controlled by 50% duty cycle. Its output voltage is regulated by adjusting the duty cycle of a secondary switch. For the phase-shift full-bridge topology, a secondary active clamp circuit employs a controlled-switch and a capacitor which is used to resonate with the leakage inductance of the transformer. The output voltage is controlled by phase-shift angle. Both two proposed topologies have several advantages: ZVS turn-on and ZCS turn-off for primary switches over load range, minimization of circulating current, elimination of the ringing voltage across rectifier bridge, elimination of reverse recovery problem for rectifier diodes, simple switching scheme, and high efficiency. My research work also delivered two prototypes with 3kW and 3.5kW rating power to verify the advantages of the proposed converters. The experimental waveforms matched well with simulation results. The measured efficiency over load range and output range of the proposed converter is improved compare to the traditional converter, especially at light load. Therefore, the proposed converters are potential candidates for applications required the high output voltage and a wide output range like the EV battery charger or the DC power supply.
A dc-dc converter is widely applied in various medium and high power applications, for example, dc power supply, battery charger for electric vehicle, or energy storage system. The common requirements of the dc-dc converter are high efficiency over load range, compactness, high power density. The phase-shift full-bridge have been adopted in such applications because of its merit of soft-switching for main switches. However, the traditional phase-shift full-bridge suffers some main issues such as limited zero-voltage-switching range for lagging leg switches, hard switching turn-off for leading leg switches, high circulating current, oscillation of secondary rectifying voltage, and reverse recovery problem of rectifier diodes. To overcome the shortcomings of the conventional full-bridge topologies, my thesis proposed two new approaches which utilized a simple lossless snubber, and resonant active clamp in the secondary side. For the conventional full-bridge converter, a lossless snubber circuit constituting of a clamping capacitor and two diodes is applied in the secondary while the primary switches is complementarily controlled by 50% duty cycle. Its output voltage is regulated by adjusting the duty cycle of a secondary switch. For the phase-shift full-bridge topology, a secondary active clamp circuit employs a controlled-switch and a capacitor which is used to resonate with the leakage inductance of the transformer. The output voltage is controlled by phase-shift angle. Both two proposed topologies have several advantages: ZVS turn-on and ZCS turn-off for primary switches over load range, minimization of circulating current, elimination of the ringing voltage across rectifier bridge, elimination of reverse recovery problem for rectifier diodes, simple switching scheme, and high efficiency. My research work also delivered two prototypes with 3kW and 3.5kW rating power to verify the advantages of the proposed converters. The experimental waveforms matched well with simulation results. The measured efficiency over load range and output range of the proposed converter is improved compare to the traditional converter, especially at light load. Therefore, the proposed converters are potential candidates for applications required the high output voltage and a wide output range like the EV battery charger or the DC power supply.
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