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다단 인터리브드 부스트 컨버터의 입력리플전류 수식 분석
Input Ripple Current Formula Analysis of Multi-Stage Interleaved Boost Converter 원문보기

한국전자통신학회 논문지 = The Journal of the Korea Institute of Electronic Communication Sciences, v.6 no.6, 2011년, pp.865 - 871  

정용채 (남서울대학교 전자공학과)

초록
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태양광 시스템이나 연료전지 시스템에 많이 사용되는 DC-DC 컨버터는 부스트 컨버터이다. 이 중 입출력 전류 리플이 작은 인터리브드 부스트 컨버터가 최근에 많이 사용되고 있다. 이 회로는 입출력 전류 리플이 작기 때문에 입출력 커패시터의 크기를 줄일 수 있다. 따라서 기존의 전해 커패시터에서 신뢰성이 우수한 필름 커패시터를 사용할 수 있고 이는 전체 시스템의 수명 및 신뢰성을 향상시킬 수 있다. 본 논문에서는 다단 인터리브드 부스트 컨버터의 입출력 전류리플의 수식을 유도하고 듀티에 따른 특성을 알아본다. 위에서 언급한 내용을 확인하기 위해서 PSIM 툴을 이용하여 계산된 값과 비교를 할 것이다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

DC-DC converter commonly used in photovoltaic systems or fuel cell systems is a boost converter. Among several types of boost converter, the interleaved boost converter with small input and output current ripples is widely used in recent years. Because of small input and output current ripples, the ...

주제어

#인터리브드 부스트 컨버터   #입력리플전류   #다단   #리플전류식  

AI 본문요약
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문제 정의

  • 기존의 다른 연구에서 입력전압이 고정인 그래프를 자주 보여주고 있는데 이는 출력전압이 변한다는 것을 의미하므로 대부분의 응용에서는 사용할 수 없는 경우이다. 따라서 본 논문에서는 이러한 오류를 지적하고 좀 더 현실적인 경우인 출력전압이 고정된 경우에 대해서 자세히 분석하였다. 이러한 수식을 통한 분석을 확인하기 위해서 PSIM을 활용한 모의실험을 하였고 분석한 내용과 일치한다는 것을 확인하였다.
  • 따라서 본 논문에서는 인터리브드 부스트 컨버터의 입출력 전류에 대한 수식을 유도하고 각 특성을 분석한다. 또한 이러한 결과를 확인하기 위해서 PSIM 모의실험 툴을 활용하여 모의실험을 하고 결과를 유도한 수식과 비교를 하고자 한다.
  • 본 논문에서는 최근에 많은 연구를 진행하는 DC-DC 컨버터인 인터리브드 부스트 컨버터의 입력 전류에 대한 리플 전류의 수식을 유도하고 이에 따른 동작을 알아보았다. 기존의 다른 연구에서 입력전압이 고정인 그래프를 자주 보여주고 있는데 이는 출력전압이 변한다는 것을 의미하므로 대부분의 응용에서는 사용할 수 없는 경우이다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
안정화된 직류출력을 얻기 위해서 DC-DC 컨버터를 사용하는 분야는? 최근에 에너지 관련 산업이 주목을 받으면서 태양광이나 풍력 및 연료전지 등에 관한 연구가 활발히 이루어지고 있다. 이러한 시스템 중 직류출력을 얻는 분야에서는 다른 안정화된 직류출력을 얻기 위해서 DC-DC 컨버터를 사용한다. 또한 전기자동차나 하이 브리드 자동차에도 안정화된 직류출력을 얻기 위해서 DC-DC 컨버터를 사용한다.
인터리브드 부스트 컨버터의 장점은? 이 중 입출력 전류 리플이 작은 인터리브드 부스트 컨버터가 최근에 많이 사용되고 있다. 이 회로는 입출력 전류 리플이 작기 때문에 입출력 커패시터의 크기를 줄일 수 있다. 따라서 기존의 전해 커패시터에서 신뢰성이 우수한 필름 커패시터를 사용할 수 있고 이는 전체 시스템의 수명 및 신뢰성을 향상시킬 수 있다. 본 논문에서는 다단 인터리브드 부스트 컨버터의 입출력 전류리플의 수식을 유도하고 듀티에 따른 특성을 알아본다.
DC-DC 컨버터는 어떻게 동작하는가? 이러한 DC-DC 컨버터에 다양한 장점 때문에 인터리브드 부스트 컨버터가 사용된다[1-5]. 이 회로는 여러 개의 부스트 컨버터를 병렬로 연결하고 이를 위상차를 두고 동작시킨다. 예를 들면 두 개의 부스트 컨버터를 병렬 연결하면 180도의 위상차를 두고 동작시키고, 세 개의 부스트 컨버터를 병렬 연결하면 120도의 위상차를 두고 동작시킨다.
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참고문헌 (5)

  1. T. Ishii and Y. Mizutani, "Power factor correction using interleaving technique for critical mode switching converters", IEEE Power Electronics Specialists Conf. (PESC), pp. 905-910, May., 1998. 

  2. T. Ishii and Y. Mizutani, "Varible frequency switching of synchronized interleaved switching converters", U.S. Patent 5,905,369, May., 1999. 

  3. X. Xu and A. Huang, "A Novel Closed Loop Interleaving Strategy of Multiphase Critical Mode Boost PFC Converters", IEEE Applied Power Electronics Conf. (APEC), pp. 1033-1038, Feb., 2008. 

  4. L. Huber, B. T. Irving and M. M. Jovanovic, "Closed-loop Control Methods for Interleaved DCM/CCM Boundary Boost PFC Converters", IEEE Applied Power Electronics Conf. (APEC), pp.991-997, Feb., 2009. 

  5. 신현용, "SMPS 구동 대형교통 신호용 LED 신호등의 특성", 한국전자통신학회논문지, 제6권, 제5호, pp. 643-648, 2011. 

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