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문제 정의
- 본 논문에서는 기존의 ZVS용 벅 컨버터⑶와 결합 제안된 ZVS, ZCS용 푸시풀 컨버터를 사용하여 스위치 소자의 전압 정격을 경감할 수 있는 구조를 제안하였다. 제안된 푸시풀 컨버터에 비하여 벅 컨버터의 스위칭 주파수를 두 배로 동작하게 함으로서 푸시풀 컨버터의 전류 피크 치를 줄일 수 있었다.
제안 방법
- 또한 제어기의 포화 현상을 방지하기 위해 anti windup 기능을 추가하여 형성된 PWM11 신호를 감압 컨버터에 인가하였다. 계통 전압과의 동위 상을 이루기 위해 capture 기능을 이용하여 단위역률로 일정전력을 공급하게 하였다.
- 제안된 방식은 비 절연 DC/DC 컨버터의 인덕터와 전류원 인덕터를 공유하는 구조를 취함으로 1단 방식과 같은 인덕터 수로 구성할 수 있으며, 중간 전압원 매개체인 콘덴서를 제거하였다. 또한 2단 DC/DC 컨버터를 연계하여 전력 회로를 구성함으로써 DC/DC 컨버터의 ZVS, ZCS 스위칭이 가능한 구조로 하였다.
- 연료전지 DC 출력으로부터 AD 컨버터를 통해 입력된 신호와 제어 신호에 의해 PI 제어를 통한 최대 출력 제어를 수행하게 된다. 또한 제어기의 포화 현상을 방지하기 위해 anti windup 기능을 추가하여 형성된 PWM11 신호를 감압 컨버터에 인가하였다. 계통 전압과의 동위 상을 이루기 위해 capture 기능을 이용하여 단위역률로 일정전력을 공급하게 하였다.
- 본 논문에서는 연료전지 시스템 구성에 있어 저 입력 고 출력 전압 절연과 스위칭 손실 저감을 위해 제안한 수동 보조 회로에 의해 ZVS, ZCS가 가능한 푸시 풀 컨버터를 제안하고, 푸시풀 컨버터 스위치의 정격 전압 저감을 위해 전압 평활용 콘덴서가 없는 벅 컨버터와 결합하는 구조를 취하였다. 제안된 푸시 풀 컨버터에 비하여 벅 컨버터의 스위칭 주파수를 두 배로 동작하게 함으로서 푸시풀 컨버터의 전류 피크 치를 줄일 수 있었다.
- 그림 5의 전력변환기는 크게 ZVS용 벅 컨버터와 ZVS, ZCS용 푸시풀 컨버터로 구성 된다. 여기서 ZVS용 벅 컨버터는 기존에 사용되는 컨버터를 사용 하였다⑶ ZVS, ZCS용 푸시풀 컨버터는 본 논문에서 제안하는 방식이다.
- 있다. 연구에서는 푸시풀 컨버 터 의 중성텝 단자에 연결하였다. 4는 앞단의 벅 컨버터의 출력에 의해 결정되며, 벅 컨버터에 의해 연료전지 최소전압으로 제어한다.
- 그림 14(a)는 개발된 연료전지용 전력 변환기의 내부 사진과 본 연구에서 제안된 ZVS, ZCS용 보조회로 사진을 확대하였으며, 그림 14(b)는 외부 사진을 나타내고 있다. 연료전지용 전력 변환기의 상태를 표시하기 위해 액정 LCD를 사용하였으며, LCD 인디케이터는 전원연결 여부, 전력 변환기의 동작여부, Fault 발생 여부를 표시하게 하였으며, 3개의 Key를 사용하여 제어기의 각종 세팅 Fault 및 operation 상태를 볼 수 있도록 하였다.
- 나타내고 있다. 제안된 방식은 비 절연 DC/DC 컨버터의 인덕터와 전류원 인덕터를 공유하는 구조를 취함으로 1단 방식과 같은 인덕터 수로 구성할 수 있으며, 중간 전압원 매개체인 콘덴서를 제거하였다. 또한 2단 DC/DC 컨버터를 연계하여 전력 회로를 구성함으로써 DC/DC 컨버터의 ZVS, ZCS 스위칭이 가능한 구조로 하였다.
대상 데이터
- 나타낸다. 전체 시스템의 제어는 TMS320F2812 를 이용하였다. 연료전지 DC 출력으로부터 AD 컨버터를 통해 입력된 신호와 제어 신호에 의해 PI 제어를 통한 최대 출력 제어를 수행하게 된다.
- 있다. 제어기는 DSPCTMS320F2812) 를 사용하였다. 그림 14(a)는 개발된 연료전지용 전력 변환기의 내부 사진과 본 연구에서 제안된 ZVS, ZCS용 보조회로 사진을 확대하였으며, 그림 14(b)는 외부 사진을 나타내고 있다.
성능/효과
- 2) Ohmic영역은 부하가 증가함에 따라 연료전지의 내부 저항 및 연료의 공급량에 따라 연료전지의 출력전압이 그림 1과 같이 선형적으로 감소하는 부분이며 연료전지에 부하를 연결하면 이 영역에서 동작하게 된다.
- 그러나 입력 최대 전압이 입력 최소 전압의 2.5배 정도가 되는 통상적인 연료전지 시스템에서 입력 최대 전압일 때 스위치 소자에 인가되는 전압은 입력 최대 전압의 2배가 인가되나, 벅 컨버터와 결합한 제안된 푸시풀 컨버터에서는 입력 최소 전압의 2배가 인가되어 스위치에 인가되는 전압이 약 2.5배로 경감할 수 있다. 이러한 스위치 정격 전압이 낮은 관계로 스위치 on 저항이 낮은 스위치 소자 선택이 가능하여 스위치 도통 손실을 저감할 수 있습니다.
- 이러한 스위치 정격 전압이 낮은 관계로 스위치 on 저항이 낮은 스위치 소자 선택이 가능하여 스위치 도통 손실을 저감할 수 있습니다. 또한 기존의 승압 형 푸시풀 컨버터는 높은 입력 전압에서 낮은 시비 율로 인하여 펄스성 출력 전류를 형성하나, 제안된벅 컨버터 결합형 푸시풀 컨버터는 입력 전압에 관계없이 시비 율을 0.5로 할 수 있어 연속의 출력 전류를 형성할 수 있습니다. 또한 제안된 컨버터는 벅 컨버터의 스위칭 주파수를 푸시풀 컨버터의 스위칭 주파수에 비해 두 배의 스위칭 주파수로 동작하게 함으로서 푸시 풀 컨버터의 전류 피크 치를 줄일 수 있는 장점이 있다.
- 5로 할 수 있어 연속의 출력 전류를 형성할 수 있습니다. 또한 제안된 컨버터는 벅 컨버터의 스위칭 주파수를 푸시풀 컨버터의 스위칭 주파수에 비해 두 배의 스위칭 주파수로 동작하게 함으로서 푸시 풀 컨버터의 전류 피크 치를 줄일 수 있는 장점이 있다.
- 실제 실험을 통해 얻은 결과 벅 컨버터와 푸시풀 컨버터의 총 효율이 약 91-92[%] 정도가 되며, 인버터는 98[%] 정도가 되어 총 효율은 약 90[%] 정도가 나오고 있다.
- 제안된 푸시풀 컨버터에 비하여 벅 컨버터의 스위칭 주파수를 두 배로 동작하게 함으로서 푸시풀 컨버터의 전류 피크 치를 줄일 수 있었다. 제안된 컨버터가 2단 컨버터 이지만 기존의 2단 방식과 달리 단사이에 전압 평활용 콘덴서가 없는 방식으로 1단 방식에 비하여 스위칭 소자 1개가 추가된 것뿐입니다.
- 제안된 푸시풀 컨버터에 비하여 벅 컨버터의 스위칭 주파수를 두 배로 동작하게 함으로서 푸시풀 컨버터의 전류 피크 치를 줄일 수 있었다. 제안된 컨버터가 2단 컨버터 이지만 기존의 2단 방식과 달리 단사이에 전압 평활용 콘덴서가 없는 방식으로 1단 방식에 비하여 스위칭 소자 1개가 추가된 것뿐입니다.
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