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연료전지·이차전지 하이브리드 시스템을 위한 인터리빙 양방향 DC-DC 컨버터 설계
The Design of Interleaved Bi-directional DC-DC Converter for Fuel Cell and Battery Hybrid System 원문보기

전력전자학회 논문지 = The Transactions of the Korean Institute of Power Electronics, v.18 no.1, 2013년, pp.45 - 53  

김승민 (Dept. of Electrical Eng., Kwangwoon University) ,  최주엽 (Dept. of Electrical Eng., Kwangwoon University) ,  최익 (Dept. of Information and Control Eng., Kwangwoon University) ,  송승호 (Dept. of Electrical Eng., Kwangwoon University) ,  이상철 (Daegu Gyeongbuk Institute of Science & Technology) ,  이동하 (Daegu Gyeongbuk Institute of Science & Technology)

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

Fuel cell power system is one of the most promising energy source for the alternative energy because it has unique advantages such as high energy density, no power drop during operation, and feasible to make compact size. However, due to very low response time, fuel cell is difficult to correspond t...

주제어

#bi-directional DC-DC converter   #PWM switch model   #state space averaging   #interleaved two-loop control   #battery modeling   #frequency domain design  

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 논문은 연료전지와 이차전지로 구성된 하이브리드 발전시스템에서 이차전지의 충·방전위해 양방향 DC-DC 컨버터가 필요하며, 이를 설계하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
연료전지 발전시스템의 장점은? 연료전지 발전시스템은 기존 발전방식 대비 높은 전기발전효율을 보이며 생성물이 환경오염이 적어 친환경 적이다. 또한 규모에 따른 에너지 전환 효율 차이가 크지 않아 소형에서도 높은 에너지 전환효율을 기대할 수 있다.
이차전지란? 이차전지는 화학에너지를 전기에너지로 변환하는 방전과 그 반대 과정을 통한 충전을 통하여 반복사용이 가능한 전지이다. 이 중 현재 산업용으로 많이 쓰이는 것은 Li-Poly 전지로 전기 화학적 산화-환원 반응에 의해 발생하는 리튬이온의 이동(방전)으로 전기를 발생시키고, 그 반대 과정을 통해 충전되는 과정을 거친다.
본 논문은 연료전지와 이차전지로 구성된 하이브리드 발전시스템에서 이차전지의 충·방전위해 양방향 DC-DC 컨버터가 필요하며, 이를 설계하였다, 설계 과정에서 얻은 결론은? 1) 이차전지(Battery)는 전류 리플이 크면 수명(Life cycle)이 줄어들기 때문에 입력전류의 리플을 적게 할수 있는 Phase 인터리빙 컨버터가 효과적이다. 2) 이는 방전모드 시에도 출력 커패시터 전압이 서로 인터리빙 되므로 낮은 듀티비로 고 승압할 수 있으며, 출력 전력이 클수록 기존 대비 높은 효율을 낼 수 있다. 3) 전압과 전류의 이중루프 제어를 하여 지령 전압 변경 시에도 오버슈트를 줄여 안정적인 컨버터 제어가 가능하도록 하였다.
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참고문헌 (9)

  1. Seung-Min Kim, "The Design and Control of Bi-directional DC-DC Converter for a Fuel Cell Power System," Power Electronics Annual Conference, July. 2012. 

  2. Tae-Hoon Kim, "Design and Control of the Phase Shift Full Bridge Converter for the On-board Battery Charger of Electric Forklifts," Journal of Power Electronics, Vol. 12, No. 1, Jan. 2012. 

    원문보기 상세보기 crossref

  3. Chanki Park, Jin-Young Yang, "Transformer-less Boost Converter with High Gain and Low Current Ripple for Fuel Cell Applications," The Transactions of the Korean Institute of Power Electronics, Vol. 13, No. 2, pp. 79-87, Apr. 2008. 

  4. Vlatko Vlatkovic, "Small-Signal Analysis of the Phase-Shifted PWM Converter," IEEE Transactions on Power Electronics, Jan. 1992. 

  5. H. Dean Venable, "The K Factor: A New Mathematical Tool," 1983. 

  6. "Switch-Mode Power Supplies," Christophe P. BASSO, McGraw-Hill. 

  7. Robert M. Spotnitz, "Battery Modeling," The Electrochemical Society, winter 2005. 

  8. "Voltage regulation of photovoltaic arrays: small-signal analysis and control design," M.G. Villalva, IET Power Electronics, Dec. 2008. 

  9. Hee-Sun Kim, Dae-Taek Chung, "Design of DC-DC Converter to Charge and Discharge Lithium Battery Using Isolated Boost Converter and Forward Converter," The Transactions of the Korean Institute of Power Electronics, Vol. 15, No. 6, pp. 441-450, Dec. 2012. 

    원문보기 상세보기 crossref

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