[논문]Power Balance 조건을 이용한 부스트 컨버터의 효율 분석

이국선; 최익; 최주엽; 송승호; 안진웅

doi:10.7836/kses.2011.31.2.120

Power Balance 조건을 이용한 부스트 컨버터의 효율 분석
Efficiency analysis of the boost converter using power balance condition 원문보기

한국태양에너지학회 논문집 = Journal of the Korean Solar Energy Society, v.31 no.2, 2011년, pp.120 - 127

이국선 (광운대학교 제어계측공학과) , 최익 (광운대학교 제어계측공학과) , 최주엽 (광운대학교 전기공학과) , 송승호 (광운대학교 전기공학과) , 안진웅 (대구경북과학기술원)

Abstract ▼ AI-Helper

Solar array has the following nonlinear characteristic, such as whose output current increases, output voltage is reduced. For this reason, boost converter with solar array system is always controlled to remain on the maximum power point of the solar array. In this case, we are not focused on the output of the solar array and not consider efficiency of the boost converter, which is assumed reliable. But efficiency of the converter also should be considered, which affects the total efficiency of the overall solar energy system. In this paper, efficiency calculation of the boost converter using power balance method is proposed, which will be used for a powerful reference before hardware realization.

주제어

AI 본문요약
AI-Helper

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가설 설정

이러한 장점들은 구현 이전에 최적 효율 달성을 위한 소자 값을 계산 해 봄으로써 투자되는 비용과 시간을 절감하는데 그 의의가 있다. 다소 복잡한 계산 과정과 가정된 사항들은 그 장점에 비하여 무시 할 수 있을 것이다.
본 효율 모델은 입/출력 단의 리플 전류가 매우 작다고 가정하였다. 이는 입/출력 캐패시터가 충분히 크다면 만족되고, 소신호 분석을 통하여 증명할 수 있다.
을 나타낸다. 여기서 각 식에 (Vo/600)를 곱하는 이유는 그림 5의 데이터 시트가 Vcc=600[V]에서 구한 것이므로 스위칭 손실이 Vcc에 비례할 것으로 가정한 것이다.

제안 방법

[4] 본 논문에서는 손실을 고려한 부스트 컨버터의 정확한 듀티 사이클을 구하고, 이를 이용한 효율 계산 방법을 제시하였다.
그러나 손실이 있는 경우 듀티 사이클은 (10)과 같이 간단하게 구할 수 없다. 본 논문에서는 (11)과 같이 손실 전력(P_loss)과 출력 전력(P_o)의 합이 입력 전력(P_i)과 동일하다는 조건(Power Balance Condition)을 이용하여 손실을 있는 경우의 듀티 사이클을 구하였다.
본 연구에서는 그림 2와 같은 실제 컨버터의 손실과 출력 전력의 합은 입력 전력과 동일하다는 조건을 이용하여 시스템의 전체 효율을 계산하였다.(Power Balance Method)
앞에서 각 소자의 손실 계산 방법을 언급하였다. 따라서 시스템의 전체 효율은 쉽게 계산 할 수 있다.
컨버터 입력단에 연결될 회로를 고려하여 입력 저항의 손실로 간략화 하였다.

성능/효과

시뮬레이션 결과 표 1의 파라미터가 사용된 컨버터의 동작 영역이 DCM에서 CCM으로 바뀌는 부분에서 최대 효율을 보이는 것을 알 수 있고, 이는 스위칭 손실과 관련이 있음을 보였다.
제시된 방법은 불확실한 성분들은 데이터 시트 값을 선형화 하여 보완 하였고, 컨버터의 다양한 파라미터 변화에 따른 효율 분석이 가능하다.

후속연구

이러한 자료를 이용하여 컨버터의 동작 범위에 따른 최적의 인덕터를 선정 할 수 있을 것이다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	태양전지의 온도와 일사량에 따라 단락 전류와 개방 전압이 변화 하고 최대 전력 동작점이 달라지는 특성을 극복하기 위해서 주로 사용하는 방법은?	태양전지는 온도와 일사량에 따라 단락 전류와 개방 전압이 변화 하고 최대 전력 동작점이 달라지는 특성이 있다. 이러한 단점을 극복하기 위하여 태양전지의 출력단을 부스트 컨버터에 연결하여 운행하는 방식이 많이 쓰이고 있다. 기존의 태양광용 부스트 컨버터의 연구에서는 주로 컨버터 자체의 효율 보다는 태양전지의 최대 전력 지점을 추종하는 알고리즘(MPPT)[1]과 컨버터의 제어기 설계 기법에 초점을 맞추고 있다.
	실제 컨버터의 손실과 출력 전력의 합은 입력 전력과 동일하다는 조건을 이용하여 시스템의 전체 효율을 계산하는 방식의 장점은?	제시된 방법은 불확실한 성분들은 데이터 시트 값을 선형화 하여 보완 하였고, 컨버터의 다양한 파라미터 변화에 따른 효율 분석이 가능하다.
	태양전지의 특징은?	태양전지는 온도와 일사량에 따라 단락 전류와 개방 전압이 변화 하고 최대 전력 동작점이 달라지는 특성이 있다. 이러한 단점을 극복하기 위하여 태양전지의 출력단을 부스트 컨버터에 연결하여 운행하는 방식이 많이 쓰이고 있다.

참고문헌 (9)

R.Faranda,S.Leva,and V.Maugeri, MPPT techniques for PV Systems: Energetic and costcomparison, Power and Energy Society General Meeting - Conversion and Delivery of Electrical Energy in the 21st Century, IEEE, pp. 1 -6, 2008.
S. Matsumoto, T. Shodai, and Y. Kanai, A novelstrategy of a controlI C for boost converter with ultra low voltag input and maximum power point tracking for single solar cell application, 21st International Symposium on Power Semiconductor DevicesI C's, pp. 180-183, 2009.
M.M. Amin, M.A. Elshaer, and O.A. Mohammed, DC bus voltage control for PV sources in a DC distribution system infrastructure, Power and Energy Society General Meeting IEEE, 2010, pp. 1-5, 2010.
D. Amorndechaphon, S. Premrudeepreechacharn, and K. Higuchi, Design and analysis of high efficiency DC-DC boost converter with active resonant technique fors mall grid-connected PV systems, TENCON 2010-2010 IEEE Region 10 Conference, IEEE, pp. 1192-1197, 2010
T. Eichhorn, Boost Converter Efficiency Through Accurate Calculations, Power Electronics Technology, pp. 30-35, Sep. 2008
W. Aloisiand G. Palumbo, Efficiency model of boost dc-dc PWM converters, International Journal of Circuit Theory and Applications, vol. 33, pp. 419-432, 2005.

상세보기
N. Mohan, T.M. Undeland, and W .P. Robbins, Power electronics: converters, applications, and design, Wiley, 1995.
Chesley Chao, Using WARP Speed TM IGBTs In Place Of Power MOSFETs at Over 100kHz Converter Applications, Int. RECTIFIER CORPORATION.
W.H. Press, Numerical recipes: the art of scientific computing, Cambridge University Press, 2007

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