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직류링크 전류를 이용한 인터리브드 양방향 컨버터의 상전류 불균형 보상 방법
Compensation of Unbalanced Phase Currents in Interleaved Bi-directional Converter with DC Link Current Sensed 원문보기

照明·電氣設備學會論文誌 = Journal of the Korean Institute of Illuminating and Electrical Installation Engineers, v.28 no.8, 2014년, pp.90 - 97  

한정호 (서울과학기술대학교 철도전문대학원) ,  최유현 (서울과학기술대학교 전기정보공학과) ,  송중호 (서울과학기술대학교 전기정보공학과)

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

This paper presents a compensation method of unbalanced phase currents in interleaved bi-directional converters. Phase currents in interleaved bi-directional converter are apt to be unbalanced due to circuit parameter error and switch operation difference. This problem causes the switch element fail...

주제어

#Battery Charger   #Circular Chain Control(3C)   #Interleaved Bi-Directional Converter  

AI 본문요약
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문제 정의

  • 따라서 본 논문은 배터리전류를 직접 제어하여 상의 개수가 증가하더라도 전류제어기 개수를 하나로 구현할 수 있도록 하는 방법과, 파라미터 오차나 스위칭 동작 지연 발생 등과 같은 이유로 각 상전류 크기 불균형이 발생하는 현상을 제어하기 위하여 circular chain control을 이용한 상전류 균형 제어 알고리즘을 제안한다. 본 논문이 제안한 상전류 균형제어 알고리즘은 이웃하는 상전류를 제어 기준치로 삼아 자신의 상전류와 이웃하는 상전류의 크기를 동일하게 만들어 주는 방법이다.
  • 본 논문은 인터리브드 양방향 컨버터의 상전류 균형 제어 알고리즘을 제안하였다. 시뮬레이션을 통하여 제안한 상전류 균형제어 알고리즘이 상전류 균형제어에 우수한 성능 가지고 있음을 증명하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
개별제어 방법의 단점은? 이러한 이유로 각 상전류를 센싱하여 개별 제어하는 방법을 사용해 왔다[1-4]. 하지만 개별제어 방법은 상의 개수가 증가할 때 전류센서와 전류제어기 개수도 함께 증가하기 때문에 비용 증가와 제어 신뢰성 감소 등의 단점을 가지고 있다. 센서의 개수 문제에 대한 단점을 극복하기 위하여 각 상전류 센싱 없이 직류 링크전류에서 각 상전류 값을 추출하여 제어하는 방법이 연구되었다[5-6]
인터리브드 컨버터의 장점은? 양방향 컨버터는 주로 배터리를 충․방전 시키는 역할을 하는데, 용량이 증대됨에 따라 인터리브드 컨버터 방식이 사용되고 있다. 인터리브드 컨버터는 각 상전류의 위상을 조절하여 배터리 전류리플을 줄일 수 있는 장점이 있다. 또한 각상전류는 단일 인덕터를 사용할 때 보다 적게 흐르기 때문에 컨버터의 용량 증대를 효과적으로 구현할 수 있다. 인터리브드 컨버터의 각 상전류 제어는 기본적으로 같은 스위칭 주파수를 가지는 PWM의 위상만을 조절하여 제어하게 되지만, 스위칭 손실, 파라미터 오차 등으로 인해 각 상전류가 동일하게 유지되지 못한다.
인터리브드 양방향 컨터버의 동작은 충전모드와 방전모드로 나뉘어진다, 각각의 모드의 동작과정은? 인터리브드 양방향 컨터버의 동작은 충전 모드와 방전 모드로 나누어진다. 먼저 충전 모드일 경우 ST1 , ST2 , ST3의 스위치 조합에 의해 동작하게 된다. 이때, SB1 , SB2 , SB3와 DT1 , DT2 , DT3는 동작하지 않고, ST1 , ST2 , ST3의 상태에 따라 DB1 , DB2 , DB3가 스위치의 반전으로 동작하게 된다. 이와 유사하게 방전 모드일 경우는 SB1 , SB2 , SB3의 스위치 조합에 의해 DT1 , DT2 , DT3가 스위치의 반전으로 동작하게 된다. 인터리브드 양방향 컨버터는 그림 2와 같이 삼각파 위상차를 120°만큼 이동시켜 각 스위칭 신호를 출력한다.
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참고문헌 (7)

  1. J. H. Kim and T. H. Jeon, "Analysis of Current Ripple for Two-Phase Interleaved Boost PFC," Transactions of KIEE, vol. 61P, no. 3, pp. 122-128, 2012. 

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  2. W. J. Lee, J. K. Eom, B. M. Han, and H. J. Cha, "Design and Experiment of Three-phase Interleaved DC-DC Converter for 5kW Lead-Acid Battery Charger," Transactions of KIPE, vol. 16, no. 3, pp. 227-233, 2011. 

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  3. Y. J. Kang and .H. J. Cha, "Design and Control of Interleaved Boost converter for Multi-string PV Inverter," Transactions of KIEE, vol. 60, no. 3, pp. 538-543, 2011. 

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  4. C. Gavriluta, C. Citro, K. Nisak and H. Beltran San Segundo, "A simple approach for fast controller prototyping for a three phase interleaved DC-DC converter," IEEE Int. Symposium on. ISIE, pp. 2015-2019, 2012. 

  5. K. Hongrae, M. Falahi, T. M. Jahns, and M. Degner, "Inductor Current Measurement and Regulation Using a Single DC Link Current Sensor for Interleaved DC-DC Converters," IEEE Transactions on Power Electronics, vol. 26, no. 5, pp. 1503-1510, 2011. 

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  6. R. P. Singh and A. M. Khambadkone, "Current Sharing and Sensing in N-Paralleled Converters Using Single Current Sensor," IEEE Transactions on Industry Applications, vol. 46, no. 3, pp. 1212-1219, 2010. 

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  7. T. F. Wu, Y. K. Chen and Y. H. Huang, "3C Strategy for Inverters in Parallel Operation Achieving an Equal Current Distribution," Industry Electronics, vol. 47, no. 2, pp. 273-281, 2000. 

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