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전류전도모드에 따른 Interleaved ZCT DC-DC Converter의 스위칭 손실 분석
Switching Losses Analysis of the Interleaved ZCT DC-DC Converter with Current Conduction Modes 원문보기

照明·電氣設備學會論文誌 = Journal of the Korean Institute of Illuminating and Electrical Installation Engineers, v.29 no.1, 2015년, pp.80 - 85  

차대중 ,  백지은 (한양대 일반대학원 전기공학과) ,  고광철

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

In the issues of interleaved topology which have been in limelight as high power converter, various soft-switching methods are studied to reduce switching losses in high power application. The interleaved ZCT converter has an additional filter inductor to reduce losses of diodes during reverse recov...

주제어

#Interleaved DC-DC Converter   #ZCT(Zero Current Transition)   #Switching Loss   #High Power Converter  

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 논문에서는 L3를 고려한 전류전도모드를 정리하고, 경계모드를 이론적으로 계산하여, 각 모드와 인덕터 크기의 비율에 따라 달라지는 전체 스위칭 손실에 대해 분석하였다.
  • 본 논문에서는 대전력 컨버터로 많이 쓰이는 Interleaved DC-DC converter에 스위칭 손실을 줄이기 위해 L3가 추가된 Interleaved ZCT converter에 대해서 연구하였다.
  • 하지만 Non-Isolation 컨버터의 스위칭 네트워크를 병렬로 구성하여 스위치의 부담을 줄이는 Interleaved converter가 소개되면서, 이 구조에 대한 다양한 연구가 진행 중이다[7-8]. 본 논문에서는 대전력 컨버터로 쓰이는 Interleaved 구조에서 스위칭 손실을 분석하는 연구를 진행하였다.
  • 제시한 세 가지 전류전도모드는 ZCT 구조를 가진 다른 DC-DC 컨버터들에서도 나타난다. 이 논문에서는 Boost와 Buck-boost converter에 대해서만 추가적으로 경계조건을 해석하였다. 각 컨버터의 필터 인덕터들의 경계조건은 다음 표 1과 같다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
Isolation 컨버터란? 저전압․대전류에 사용하는 DC-DC 컨버터는 크게 Isolation과 Non-Isolation으로 나뉜다. Isolation 컨버터는 DC-AC-DC 변환 과정을 거치며, AC-DC 사이에서 복권변압기를 통해 1차 측과 2차 측을 전기적으로 분리시킨 컨버터를 의미한다[6]. Isolation 컨버터는 변환 과정에서 인버터가 필요하기 때문에, 구조적 으로 복잡하고 경제적으로 많은 비용을 요구한다.
Non-Isolation 컨버터의 단점은 무엇인가? 반면에 Non-Isolation 컨버터는 구조가 간단하지만, 반도체 스위치가 감당해야하는 전력량이 높아서 Isolation 컨버터보다 잘 사용하지 않는 추세였다. 하지만 Non-Isolation 컨버터의 스위칭 네트워크를 병렬로 구성하여 스위치의 부담을 줄이는 Interleaved converter가 소개되면서, 이 구조에 대한 다양한 연구가 진행 중이다[7-8].
Interleaved ZCT converter에 L3를 추가할 때, 어떠한 결과가 나타나는가? 이 컨버터에서 L3는 기존의 컨버터와 다른 추가적인 전류모드를 발생시킨다. 본래 L3는 다이오드에 의한 손실을 줄이기 위해 추가되었지만, L3가 추가됨으로써 메인 스위치의 손실에도 영향을 미치게 된다.
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참고문헌 (14)

  1. T. U. Jung, J. Y. Kim, "Development of High Efficiency DC-DC Converter Circuit Topology for Renewable Energy Application", Journal of Korea Institute of Illuminating and Electrical Installation Engineers, 24 (1), 2010. 

  2. Y. Kim, "A Study of the Zero-Voltage-Switching Three-Level DC/DC Converter using Primary Clamping Diodes", Journal of Korea Institute of Illuminating and Electrical Installation Engineers, 27 (12), 2013. 

  3. T. W. Heo, J. H. Park, T. K. Roh, "Input Current Ripple Improvement on Interleaved Boost Power Factor Corrector Operating in Discontinuous Current Mode", Journal of Korea Institute of Illuminating and Electrical Installation Engineers, 17 (1), 2003. 

  4. I. H. Min, B. Kim, S. C. Rho, "Development of a constant power AC/DC converter for point heaters equipment", Korean Society for Railway Conference, 2013. 

  5. S. J. Jeon, G. H. Cho, "A primary-Side-Assisted Zero-Voltage and Zero-Current Switching Full Bridged DC-DC Converter with Transformer Isolation for Arc Welding", Journal of Korea Institute of Electrical Engineering, 49B (10), 2000. 

  6. S. P. Mun, D. H. Kim, H. W Lee, "The Characteristics Analysis and Design of High-Frequency Isoltaged Type ZVZCS PS-PWM DC-DC Converter with Fuel Cell Generation System", Journal of Korea Institute of Illuminating and Electrical Installation Engineers, 20 (4), 2006. 

  7. J. S. Choi, S. Y. Oh, D. H. Chung, S. G. Song, "Development of Boost Type Bidirectional DC/DC Converter with High Efficiency For EV using an Interleave Method", Journal of Korea Institute of Illuminating and Electrical Installation Engineers, 27 (10), 2013. 

  8. J. S. Choi, B. C. Park, D. H. Chung, S. G. Song, "Development of Boost Type Bidirectional DC/DC Converter for EV of Transformer Series Construction", Journal of Korea Institute of Illuminating and Electrical Installation Engineers, 27 (11), 2013. 

  9. M. Ilic, D. Maksimovic, Interleaved Zero-Current-Transition Buck Converter, IEEE Trans. Indust. Appl., 23 (6), 2007. 

  10. O. Al-Naseem, R.W. Erickson, P. Carlin, Prediction of Switching Loss Variations by Averaged Switch Modeling, Applied Power Electronics Conference and Exposition, 2000. 

  11. S. K. Kwon, S. Bishwajit, Design and Control of Interleaved Buck Converter in High Power Applications, Journal of the Institute of signal processing and systems, 8 (3), 2007. 

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  12. O. S. Carlos Marcelo, R. P. Jose, L. H. Helio, A ZCT Auxiliary Commutation Circuit for Interleaved Boost Converters Operating in Critical Conduction Mode, IEEE Trans. Power Electron., 17 (6), 2002. 

    상세보기

  13. I. Takuya, M. Yoshio, Power Factor Correction using Interleaving Technique for Critical Mode Switching Converters, Power Electronics Specialists Conference, 1998. 

  14. A. Daniel, K, Samir, P. Marcelo, R. Jose, W, Bin, Switching Loss Analysis of Modulation Methods Used in Neutral Point Clamped Converters, Energy Conversion Contgress and Exposition, 2009. 

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