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개선된 DC-DC 양방향 컨버터
Improved DC-DC Bidirectional Converter 원문보기

한국마린엔지니어링학회지 = Journal of the Korean Society of Marine Engineering, v.41 no.1, 2017년, pp.76 - 82  

김성환 (Division of Marine System Engineering, Korea Maritime and Ocean University) ,  허재정 (Offshore Safety Training Team, Korea Institute of Maritime and Fisheries Technology) ,  정범동 (Maritime Safety Training Team, Korea Institute of Maritime and Fisheries Technology) ,  윤경국 (R&D Center of SeaNet Co., Ltd.)

초록
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최근 전자제어엔진 및 전기추진선박이 도입된 이래, 배터리를 사용하는 비상 전력공급시스템에서 무정전 전원공급장치의 중요성이 강조되어왔다. 비상 전력공급시스템에서 양방향 컨버터는 중요한 구성요소이다. 본 연구에서는 개선된 DC-DC 양방향 컨버터의 토폴로지를 제시한다. 이것은 기존의 컨버터에 비해 전압변환율은 증가되고 스위치에 인가되는 전압 스트레스는 감소되는 장점을 지닌다. 제안된 컨버터의 성능을 확인하기 위해 소프트웨어 PSIM을 사용하여 시뮬레이션을 수행하였다. 이 컨버터의 변환율은 기존의 컨버터에 비해 승압모드에서 4배, 강압모드에서 1/4배 이었고 스위치에 걸리는 전압은 고압 측의 1/4배 이었다. 또한 블로킹 커패시터가 전하를 균등하게 분배하기 때문에 다른 추가 제어회로 없이 인터리브 모듈 사이에서 전하가 균등하게 분담된다는 것을 확인하였다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

Since the introduction of electronically controlled engines and electric propulsion ships, the need for an uninterruptible power supply for emergency power supply devices that use batteries has gained importance. The bidirectional converter in such emergency power supply devices is a crucial compone...

주제어

#무정전 전원공급장치   #DC-DC 양방향 컨버터   #변환율  

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 논문에서는 낮은 스위치 전압 스트레스 및 높은 승압/ 강압 변환율을 나타내는 개선된 양방향 DC-DC 컨버터를 제안하였다. 이 컨버터는 네 개의 커패시터, 여섯 개의 MOSFETs 및 두 개의 인덕터로 구성되어 있다.

가설 설정

  • 이 컨버터는 네 개의 커패시터, 여섯 개의 MOSFETs 및 두 개의 인덕터로 구성되어 있다. 고압 측에 있는 두 개의 커패시터는 승압 모드에서는 충전되고, 강압 모드에서는 방전된다. 또한, MOSFETs의 전압 스트레스를 감소시키고 승압/강압 변환율을 증가시키기 위해 전력회로 내에 두 개의 블로킹(blocking) 커패시터가 있다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
양방향 컨버터의 특징은 무엇인가? 양방향 컨버터는 무정전 전원장치 (UPS : Uninterruptible Power Supplies), 재생에너지 시스템, 플러그인 하이브리드 전기차 (PHEV : Plug-in Hybrid Electric Vehicles), 연료 전지 차량 등의 배터리 기반 시스템 상에 중요한 구성요소이다.
절연된 Full bridge/Half bridge DC-DC 양방향 컨버터의 장점은 무엇인가? 용도에 따라서 절연 또는 비절연 타입의 DC-DC 양방향 컨버터가 사용된다. 절연된 Full bridge/Half bridge DC-DC 양방향 컨버터는 변압기의 권선비 조절로 높은 승압/강압 변환율을 달성할 수 있다. 회로 상 변압기를 추가하는 것은 컨버터의 용량은 증가하나 효율이 감소되고 회로가 복잡해지는 단점이 있다.
절연된 Full bridge/Half bridge DC-DC 양방향 컨버터의 단점은 무엇인가? 절연된 Full bridge/Half bridge DC-DC 양방향 컨버터는 변압기의 권선비 조절로 높은 승압/강압 변환율을 달성할 수 있다. 회로 상 변압기를 추가하는 것은 컨버터의 용량은 증가하나 효율이 감소되고 회로가 복잡해지는 단점이 있다.
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참고문헌 (8)

  1. C. C Lin, L. S. Yang, and G. Wu, "Study of a non-isolated bidirectional DC-DC converter," IET Power Electronics, vol. 6, no. 1, pp. 30-37, 2013. 

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  2. L. S. Yang and T. J Liang, "Analysis and implementation of a novel bidirectional dc-dc converter," Industrial Electronics, IEEE Transactions on Industrial Electronics, vol. 59, no. 1, pp. 422-434, 2012. 

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  3. R. J. Wai and R. Y. Duan, "High-efficiency bidirectional converter for power sources with great voltage diversity," IEEE Transactions on Power Electronics, vol. 22, no. 5, pp. 1986-1996, 2007. 

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  4. J. P. Lee, H. Cha, D. Shin, K. J. Lee, D. W. Yoo, and J. Y. Yoo, "Analysis and design of coupled inductor for two-phase interleaved DC-DC converters," JOURNAL OF POWER ELECTRONICS, vol. 13, no. 3, pp. 339-348, 2013. 

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  7. I. D. Kim, S. H Paeng, J. W. Ahn, E. C. Nho, and J. S. Ko, "New bidirectional ZVS PWM sepic/zeta DC-DC converter," 2007 IEEE International Symposium on Industrial Electronics, pp. 555-560, 2007. 

  8. P. C. Tsai, C. C. Feng, and C. C. Chi, "A novel transformerless interleaved high step-down conversion ratio DC-DC converter with low switch voltage stress," IEEE Transactions on Industrial Electronics, vol. 61, no. 10, pp. 5290-5299, 2014. 

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