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연료전지 발전시스템에 적용된 고주파 절연형 ZVZCS PS-PWM DC-DC 컨버터의 설계 및 특성 해석
The Characteristics Analysis and Design of High-Frequency Isolated Type ZVZCS PS-PWM DC-DC Converter with Fuel Cell Generation System 원문보기

照明·電氣設備學會論文誌 = Journal of the Korean Institute of Illuminating and Electrical Installation Engineers, v.20 no.4, 2006년, pp.21 - 28  

서기영 (경남대학교 전기공학과) ,  문상필 (경남대 대학원 전기공학과) ,  김동헌 (경남대 전기공학과) ,  이현우 (경남대 전기공학과) ,  권순걸 (경남대 전기공학과)

초록
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본 논문에서는 Ballard사의 1.2[kW]급 연료전지와 연료전지의 저전압($28{\sim}43[VDC]$)을 승압(380([VDC])시키기 위한 풀-브리지 직류-직류 컨버터, 그리고 승압된 직류 링크전압을 교류 전압(220[VAC]), 60[Hz]으로 변환하기 위한 단상 풀-브리지 인버터로 구성된 연료전지 발전용 전력변환시스템 중 풀-브리지 고주파 절연형 영전압 영전류 스위칭 위상 천이 펄스폭 변조 직류-직류 컨버터를 제안하였다. 제안한 풀-브리지 고주파 절연형 영전압 영전류 스위칭 위상 천이 펄스폭 변조 직류-직류는 프리휠링 다이오드를 포함한 탭부 인덕터 필터를 이용하여 순환 전류를 저감시켰으며, 스위치 및 변압기의 턴-온, 턴-오프시에 오버슈트 전압이나 과도현상이 발생하지 않는다. 그리고 넓은 출력 전압 조정에도 효율을 $93{\sim}97[%]$정도 얻을 수 있으며, 출력 부하전류의 변화에 대해 거의 일정한 출력 전압 특성을 가졌다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

In this paper, the proposed full-bridge high frequency isolated zoo voltage and zero current switching phase shifted pulse width modulation(ZVZCS PS-PWM)DC-DC converter among fuel cell generation system consist of 1.2[kW] fuel cell of Nexa Power Module, full-bridge DC-DC converter to boost the fuel ...

주제어

#Full-Bridge DC-DC Converter   #High Frequency Transformer   #Phase Shifted PWM Control   #Lossless Snubber Capacitors   #Tapped Inductor Filter   #Freewheeling Diode  

AI 본문요약
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* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

  • 본 논문에서는 Ballard사의 1.2[kWl급 연료전지와 연료전지의 저전압(28~43[VDC])을 승압(380[VDC]) 시키기 위한 DC-DC 컨버터, 그리고 승압된 DC link 전압을 교류 전압(220[VAC], 60[Hz])으로 변환하기 위한 단상 풀-브리지 인버터로 구성된 연료전지 발전용 전력변환시스템 중 새로운 DC-DC 컨버터를 제안하였다.
  • 본 논문에서는 이러한 문제를 해결하기 위하여 기존의 DC-DC 컨버터에 순환 전류를 저감시키기 위하여 환류 다이오드(freewheeling diode)와 인덕터 필터를 부가한 고주파 절연형 ZVZCS PS-PWM DC- DC 컨버터를 제안하여 그림 4와 같이 나타내었다. 제안한 DC-DC 컨버터의 기준 스위치 Si, S2 는 무손실 스너버 커패시터Ci, Q에 의하여 ZVS로 동작되며, 고주파 변압기 Tr의 자화 인덕턴스 Li는 제어 스위치 &과 &의 ZCS 턴-온 동작에 필요한 무손실 스너버 인덕턴스로 이용된다.
  • 커지는 문제가 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위하여 본 논문에서는 기존의 토폴로지의 단점들을 해결하고 넓은 부하 변화 및 출력 전압의 범위에서 동작이 가능한 새로운 고주파 절연형 ZVZCS PS- PWM DC-DC 컨버터를 제안하여 그 특성의 유용성을 확인하였다. 그리고 제안한 컨버터를 고체 고분자형 연료전지와 단상 풀-브리지 인버터로 구성된 전력변환기에 적용하여 그 실용성을 입증하였다.
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참고문헌 (9)

  1. 최세완, '연료전지 발전시스템에서의 전력전자기술', 전 력전자학회지, 제 8권, 제4호, pp. 30-35, 2003 

    원문보기 상세보기

  2. A. B. Stambouli and E. Traversa, 'Fuel cells, an alternative to stansources of energy,' Renewable Sustainable Energy Rev., vol. 6, pp. 297-306, 2002 

  3. M. W. Ellis, M. R. Von Spakovsky, and D. J. Nelson, 'Fuel cell systems: Efficient, exible energy conversion for the 21st century,' Proc. IEEE, vol. 89, no. 12, pp. 1808-1818, Dec. 2001 

  4. Patterson and D. M. Divan, 'Pseudo-resonant full bridge DC/DC converter', IEEE PESC Record, Vol. 2, pp. 424-430, 1987 

  5. J.A. Sabate, B.H. Cho, 'Design considerations for high voltage high-power full-bridge zero-voltage switched PWM converter', Proc. IEEE APEC conf., pp. 275-284, 1990 

  6. E.S.Kim, B.D.Yoon, 'An improved soft- switching PWM FB DC/DC converter for reducing conduction losses', IEEE Trans., Vol. 14, No.2, pp. 258-263, 1999 

  7. J.G. Cho, J.W. Back, C.Y. Jeong, D.W. Yoo, and K.Y. Joe, 'Novel zero-voltage and zero-current-switching full bridge PWM converter using transformer auxiliary winding', IEEE Trans., Vol. 15, No. 2, pp. 250-257, 2000 

  8. S.J. Jeon, G. H. Cho, 'A zero-voltage and zero-current switching full bridge DC-DC converter with transformer isolation', IEEE Trans., Vol. 16, No. 5, pp. 573-580, 2001 

  9. S. Moisseev, 宗進耕兒,中岡睦雄, '高周波絶緣形ソフトスイッチングDC-DCコンバ一タのタップ付インダクタ フィルタの最適化設計',平成16年電氣學會全國大會講演 論文集, Vol.4, p113, 2003 

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