$\require{mediawiki-texvc}$

연합인증

연합인증 가입 기관의 연구자들은 소속기관의 인증정보(ID와 암호)를 이용해 다른 대학, 연구기관, 서비스 공급자의 다양한 온라인 자원과 연구 데이터를 이용할 수 있습니다.

이는 여행자가 자국에서 발행 받은 여권으로 세계 각국을 자유롭게 여행할 수 있는 것과 같습니다.

연합인증으로 이용이 가능한 서비스는 NTIS, DataON, Edison, Kafe, Webinar 등이 있습니다.

한번의 인증절차만으로 연합인증 가입 서비스에 추가 로그인 없이 이용이 가능합니다.

다만, 연합인증을 위해서는 최초 1회만 인증 절차가 필요합니다. (회원이 아닐 경우 회원 가입이 필요합니다.)

연합인증 절차는 다음과 같습니다.

최초이용시에는
ScienceON에 로그인 → 연합인증 서비스 접속 → 로그인 (본인 확인 또는 회원가입) → 서비스 이용

그 이후에는
ScienceON 로그인 → 연합인증 서비스 접속 → 서비스 이용

연합인증을 활용하시면 KISTI가 제공하는 다양한 서비스를 편리하게 이용하실 수 있습니다.

넓은 입력 전압 범위를 갖는 새로운 비대칭 PWM 방식의 양방향 하프브리지 컨버터
A New Asymmetrical PWM Bidirectional Half Bridge Converter for Wide Input Voltage Range Applications 원문보기

전력전자학회 논문지 = The Transactions of the Korean Institute of Power Electronics, v.14 no.3, 2009년, pp.235 - 242  

김정근 ((주)파워프라자 중앙연구소) ,  최세완 (서울산업대 제어계측공학과) ,  박래관 ((주)에이디티 중앙연구소) ,  장서건 ((주)에이디티 연구소)

초록
AI-Helper 아이콘AI-Helper

본 논문에서는 새로운 비대칭 PWM 제어 방식의 양방향 하프브리지 컨버터를 제안한다. 제안한 컨버터는 구조가 간단하고 넓은 듀티 범위를 가지므로 연료전지와 같은 넓은 전압변동을 가지는 응용에 적합하다. 제안한 비대칭 PWM 방식은 기존의 위상각제어 방식에 비해 스위치 및 변압기의 동작전류를 큰 폭으로 낮추었고 ZVZCS와 동기 정류 방식을 적용하여 높은 효율과 전력밀도를 가질 수 있다. 기존 컨버터와의 비교 분석을 수행하였으며 실험을 통해 본 방식의 타당성을 검증하였다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

In this paper a new asymmetrical PWM bidirectional half bridge converter is proposed. The proposed converter has simple structure and wide duty cycle range, and therefore is suitable for applications such as fuel cells which have wide voltage variation. With the proposed asymmetrical PWM method the ...

주제어

#Fuel cell vehicle   #Bidirectional DC-DC converter   #Half-bridge converter   #Asymmetrical PWM   #ZVZCS   #Synchronous rectifier  

AI 본문요약
AI-Helper 아이콘 AI-Helper

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

문제 정의

  • 본 논문에서는 새로운 비대칭(Asymmetrical) PWM 제어방식의 양방향 하프브리지 컨버터를 제안한다. 제안한 컨버터는 양방향 동작 모두 듀티 범위를 0에서 1까지 사용할 수 있으므로 변압기 턴비 선정을 유연하게 할 수 있어 넓은 전압범위를 갖는 연료전지와 같은 응용에 적합하다.
  • 본 논문에서는 연료전지 자동차 응용에 적합한 양방향 하프브리지 컨버터를 제안하였다. 제안한 컨버터는 새로운 비대칭 PWM 방식에 의해 기존의 위상각제어 방식과 달리 스위치 및 변압기의 VA정격이 매우 작아지며 양방향 동작 시 스위치의 ZVZCS가 가능하고 동기정류 방식을 적용하여 스위칭 손실 및 도통손실을 감소시킬 수 있어 효율과 전력밀도 측면에서 기존방식에 비해 우수하다.

가설 설정

  • 그림 5(a)에서 기존의 위상각 제어 방식은 입력 전압이 낮아지면 위상각이 ØH에서 ØL로 증가하여 누설 인덕터에 인가되는 전압의 면적이 증가하므로 전류 리플이 증가하여 저전압 측 스위치 정격이 커져 입력 전압 변동이 큰 응용에는 부적합하다. 그림 5(b)의 제안하는 PWM 스위칭 방식은 변압기 누설 인덕터에 데드타임 동안 전압이 인가되므로 전류 리플이 작아진다. 따라서 제안하는 방식은 변압기의 VA 정격과 스위치의 전류정격을 작게 할 수 있다.
본문요약 정보가 도움이 되었나요?

질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
양방향 컨버터를 설계 시 가장 큰 제약조건은 무엇입니까? 또한 고신뢰성 및 낮은 생산단가등도 중요한 고려사항이다[1]. 양방향 컨버터 설계 시 가장 큰 제약조건으로 고전압측은 일반적으로 250V 이상의 높은 전압이 걸리고 저전압측은 12V 배터리를 사용하게 되어 컨버터의 큰 입ㆍ출력 전압차와 연료전지의 넓은 전압 (예를 들면, 250V～450V)으로 인해 컨버터의 전압전달비가 20～40배로 매우 크게 요구되는 것이다. 따라서 이와 같이 입ㆍ출력 전압 변동이 큰 응용에서는 기존의 풀브리지 및 푸시풀을 기본구조로 하는 양방향 DC-DC 컨버터로는 듀티 범위 제한과 높은 턴비로 승ㆍ강압 동작을 만족하는 변압기 턴비 설계가 어렵다[2,3,4].
Bidirectional Half Bridge(BHB) 컨버터의 특징은 무엇입니까? 또한 위상각 제어 방식으로서 Bidirectional Half Bridge(BHB)[6] 컨버터가 있다. 이 컨버터는 DAB 방식에 비해 소자 수가 적고 입ㆍ출력전류 리플이 작지만 전압변동이 큰 연료전지와 같은 응용에서는 이 방식 역시 위상각제어로 인하여 변압기 등 소자의 VA정격이 커진다.
Active Bridge(DAB)컨버터의 장점 및 단점은 무엇입니까? 대표적인 위상각 제어 방식의 양방향 컨버터로는 Dual Active Bridge(DAB)[5]컨버터가 있다. 이 컨버터는 1ㆍ2차측 간의 위상각 차에 의한 전압으로 변압기 누설 인덕터를 이용하여 전력 흐름을 제어하는 방식으로 입․출력전압이 고정되어 있을 때는 넓은 부하 범위에서 1ㆍ2차측 모든 스위치가 소프트 스위칭이 가능하고 출력 측에 필터 인덕터를 사용하지 않는 등 구성이 간단한 장점을 가지고 있다. 그러나 입력 전압 변동 폭이 큰 연료전지와 같은 응용에서는 위상각의 변동범위가 증가하게 되어 소프트 스위칭 가능 영역이 감소할 뿐 아니라 무효전력에 의한 전류정격과 입ㆍ출력 리플전류가 크게 증가하게 되어 변압기의 VA 정격과 필터 커패시터의 용량이 매우 커지는 단점이 있다. 또한 위상각 제어 방식으로서 Bidirectional Half Bridge(BHB)[6] 컨버터가 있다.
질의응답 정보가 도움이 되었나요?

참고문헌 (7)

  1. 최세완, '특집 : 대체에너지 발전시스템에서의 전력전자기술 - 연료전지 발전시스템에서의 전력전자기술', 전력전자학회지, 제6권, 제1호, pp. 30-36, 2003. 8 

  2. 조진상, 정상민, 이진희, 최세완, 한수빈, '연료전지자동차 에서 연료이용률과 연료전지 내구성 향상을 위한 양방향 DC-DC 컨버터의 제어기법', 전력전자학회 논문지, 제10권, 제5호, pp. 428-435, 2005. 10 

    원문보기 상세보기

  3. J.Lee, J.Jo, M.Jang, S.Choi, S Han, 'A 10kW SOFC Low Voltage Battery Hybrid Power Conditioning System for Residential Use', IEEE Transactions on Energy Conversion, Vol. 21, pp. 575-585, 2006, June 

    상세보기 crossref

  4. Yamamoto, K. Hiraki, E. Tanaka, T. Nakaoka, M. Mishima, T., 'Bidirectional DC-DC Converter with Full-bridge Push-pull circuit for Automobile Electric Power Systems', IEEE PESC, Vol. 27, No. 1, pp. 63-73, 2006, Jan./Feb 

  5. Kheraluwala, M.N. Gascoigne, R.W. Divan, D.M. Baumann, E.D., 'Performance characterization of a high-power dual active bridge DC to DC converter', IEEE Transactions on Industry Applications, Vol. 28, Issue 6, pp. 1294-1301, 1992, Nov 

    상세보기 crossref

  6. Peng F.Z, Hui Li, Gui-Jai Su, Lawler J.S, 'A New ZVS Bidirectional DC-DC Converter for Fuel Cell and Battery Application', IEEE Transactions on Power Electron, Vol. 19, pp. 54-65, 2004, Jan 

    상세보기 crossref

  7. Eberle, W., Yongtao Han, Yan-Fei Liu, Sheng Ye, 'An overall study of the asymmetrical half bridge with unbalanced transformer turns under current mode 

저자의 다른 논문 :

LOADING...

관련 콘텐츠

저작권 관리 안내
섹션별 컨텐츠 바로가기

AI-Helper ※ AI-Helper는 오픈소스 모델을 사용합니다.

AI-Helper 아이콘
AI-Helper
안녕하세요, AI-Helper입니다. 좌측 "선택된 텍스트"에서 텍스트를 선택하여 요약, 번역, 용어설명을 실행하세요.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.

선택된 텍스트

맨위로