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12V, 1000A 절연형 양방향 공진형 DC-DC 컨버터 개발
Development of 12V, 1000A Isolated Bidirectional Resonant DC-DC Converter 원문보기

전력전자학회 논문지 = The Transactions of the Korean Institute of Power Electronics, v.19 no.1, 2014년, pp.57 - 63  

박준성 (Dept. of New Energy Eng., Seoul Nat'l Univ. of Science and Technology) ,  최세완 (Dept. of Ele -ctrical & Information Eng., Seoul Nat'l Univ. of Science and Technology)

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

In this paper a bidirectional DC-DC converter is proposed for renewable energy systems, eco-friendly vehicles, energy storage systems, uninterruptible power supply(UPS) systems and battery test equipments. The two-stage bidirectional converter employing a fixed-frequency series loaded resonant conve...

주제어

#bi-directional converter(BDC)   #series loaded resonant converter(SRC)   #zero current switching(ZCS)  

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 논문에서는 12V, 1000A 절연형 양방향 DC-DC 컨버터를 제안하였다. 제안한 컨버터는 2단 방식으로 저전압 대전류 응용에서 최적의 구조를 제안하였으며 제어가 간단하고 SRC를 최적점에서 동작시켜 충전 및 방전 시 전 부하에서 ZCS 턴온 및 턴오프 스위칭을 하여 고효율을 달성하였다.
  • 본 논문에서는 저전압 대전류(12V, 1000A)응용에 적합한 2단 방식의 양방향 DC-DC 컨버터를 제안한다. 제안한 컨버터의 비절연부는 하프브리지 양방향 컨버터(Non-isolated half bridge converter, NHB)를 사용하였으며 절연부는 SRC를 사용하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
DAB의 장단점은? 하지만 스위치의 턴오프 손실이 큰 단점이 있다. DAB는 보조회로 없이 ZVS턴온 되는 장점이 있지만 ZVS범위가 제한되며 입 · 출력 전압 범위가 넓을수록 순환전류가 큰 단점이 있다. 양방향 공진형 컨버터의 경우 ZVS턴온 및 턴오프 전류가 작은 장점이 있지만 승압 및 강압모드 시 전압이득곡선이 달라 요구하는 전압 이득을 맞추기 힘들다[5][6].
저전압 대전류(12V, 1000A)응용에 적합한 2단 방식의 양방향 DC-DC 컨버터의 장점은? • 제안한 직렬공진컨버터는 입 · 출력 전압 및 전류 변동에도 항상 ZCS 턴온 및 턴오프를 성취한다. • 직렬공진컨버터를 고정 듀티 및 주파수로 동작시켜 변압기 및 스위치 등 절연부를 최적화 할 수 있다. • 제안하는 컨버터는 기존의 주파수 제어방식과 달리 공진 인덕터를 작게 설계하여 Q곡선을 완만하게 사용하므로 고정주파수를 사용해도 전압이득이 공진소자 공차에 영향이 거의 없다.
능동 클램프를 사용할 경우 단점은? 능동 클램프를 사용할 경우 서지 전압을 클램프할 뿐만 아니라 모든 스위치의 zero voltage switching(ZVS) 턴온 동작을 가능하게 한다. 하지만 스위치의 턴오프 손실이 큰 단점이 있다. DAB는 보조회로 없이 ZVS턴온 되는 장점이 있지만 ZVS범위가 제한되며 입 · 출력 전압 범위가 넓을수록 순환전류가 큰 단점이 있다.
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참고문헌 (14)

  1. L. Rongyuan, A. Pottharst, N. Frohleke, and J. Bocker, "Analysis and design of improved isolated full-bridge bidirectional DC-DC converter," in Proc. 35th IEEE Annu. Power Electron. Spec. Conf., pp. 521-526, Jun. 20-25, 2004. 

  2. G. Ma, W Qu, G. Yu, Y. Liu, N. Liang, and W. Li, "A Zero-Voltage-Switching Bidirectional DC-DC Converter With State Analysis and Soft-Switching-Oriented Design Consideration," IEEE Trans. Ind. Electron., Vol. 56, pp. 2174-2184, Jun. 2009. 

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  3. R. W. De Doncker, D. M. Divan, and M. H. Kheraluwala, "A three-phase soft-switched high-power density DC/DC converter for high-power applications," IEEE Trans. Ind. Appl., Vol. 27, pp. 63-73, Jan. 1991. 

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  4. F. Krismer, and J. W. Kolar "Efficiency-Optimized High-Current Dual Active Bridge Converter for Automotive Applications," IEEE Trans. Ind. Electron., Vol. 59, pp. 2745-2760, Jul. 2012. 

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  5. W. C, P. Rong, and Z Lu, "Snubberless Bidirectional DC-DC Converter With New CLLC Resonant Tank Featuring Minimized Switching Loss," IEEE Trans. Ind. Electron., Vol. 57, pp. 3075-3086, Sep. 2010. 

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  6. G. Pledl, M. Tauer, and D. Buecherl, "Theory of operation, design procedure and simulation of a bidirectional LLC resonant converter for vehicular applications," in Proc. IEEE Vehicle Power and Propuls. Conf., pp. 1-5, Sept. 1-3, 2010. 

  7. X. Li, and A. K. S. Bhat, "Analysis and Design of High Frequency Isolated Dual-Bridge Series Resonant DC/DC Converter," IEEE Trans. Power Electron., Vol. 25, pp. 850-862, Apr. 2010. 

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  8. L. Corradini, D. Seltzer, D. Bloomquist, R. Zane, D. Maksimovic, and B. Jacobson, "Minimum Current Operation of Bidirectional Dual-Bridge Series Resonant DC/DC Converters," IEEE Trans. Power Electron., Vol. 27, pp. 3266-3276, Jul. 2012. 

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  9. Seoul Tech Battery Charger Design Report, 2011 International Future Energy Challenge Competition, Power Electronics Lab. of Seoul Tech, April 2011, [online]. http://www.energychallenge.org 

  10. J. Park, M. Kim and S. Choi, "Fixed frequency Series loaded Resonant Converter based Battery Charger which is insensitive to Resonant Component Tolerance," IEEE IPEMC, pp. 918-922, Jun. 2012. 

  11. K. Park, B. Lee, G. Moon, M. Youn, "Analysis on Center-Tap Rectifier Voltage Oscillation of LLC Resonant Converter," IEEE Trans. Power Electron., Vol. 27, pp. 2684-2689, Jun. 2012. 

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  12. K. Liu, and F. C. Y. Lee, "Zero-Voltage Switching Technique in DC/DC Converters," IEEE Trans. Power Electron., Vol. 5, pp. 293-304, Jul. 1990. 

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  13. A. Brambilla, E. Dallago, P. Nora and G. Sassone, "Study and Implementation of a Low Conduction Loss Zero-Current Resonant Switch," IEEE Trans. Power Electron., Vol. 41, pp. 241-250, Apr. 1994. 

  14. Z. Chen, S. Liu, F. Ji, "Power loss analysis and comparison of two full-bridge converters with auxiliary networks," IET Power Electron., Vol. 5, pp. 1934-1943, Nov. 2012. 

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