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DC-DC Dual Active Bridge 컨버터의 소신호 모델링 및 제어기 설계에 관한 연구
Study on Small-signal Modeling and Controller Design of DC-DC Dual Active Bridge Converters 원문보기

전력전자학회 논문지 = The Transactions of the Korean Institute of Power Electronics, v.22 no.2, 2017년, pp.159 - 165  

이원빈 (School of Electrical & Computer Eng., UNIST) ,  최현준 (School of Electrical & Computer Eng., UNIST) ,  조진태 (KEPCO Research Institute) ,  정지훈 (School of Electrical & Computer Eng., UNIST)

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

Small-signal modeling and controller design methodology are proposed to improve the dynamics and stability of a DC-DC dual active bridge (DAB) converter. The state-space average method has a limitation when applied to the DAB converter because its state variables are nonlinear and have zero average ...

주제어

#DAB(Dual Active Bridge) converter   #Small signal model   #Controller design   #Generalized average model   #Dynamic performance  

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 논문에서는 일반화된 평균법을 이용하여 ESR 영점이 고려된 전달함수에 대한 분석을 통해 좀 더 정확한 모델을 구하고자 한다. 또한 DAB 컨버터의 소신호 모델 분석을 통해 컨버터의 동특성 및 정상상태의 안정성을 향상시킬 수 있는 제어기 설계 방안을 제안하고자한다. 제안하는 방식의 성능을 500 W급 컨버터 시작품을 이용한 시뮬레이션과 실험을 통하여 모델의 적절성 및 제어기 설계 방안의 타당성을 검증하고자 한다.
  • 본 논문에서는 일반화된 평균법을 이용하여 ESR 영점이 고려된 전달함수에 대한 분석을 통해 좀 더 정확한 모델을 구하고자 한다. 또한 DAB 컨버터의 소신호 모델 분석을 통해 컨버터의 동특성 및 정상상태의 안정성을 향상시킬 수 있는 제어기 설계 방안을 제안하고자한다.
  • 또한 DAB 컨버터의 소신호 모델 분석을 통해 컨버터의 동특성 및 정상상태의 안정성을 향상시킬 수 있는 제어기 설계 방안을 제안하고자한다. 제안하는 방식의 성능을 500 W급 컨버터 시작품을 이용한 시뮬레이션과 실험을 통하여 모델의 적절성 및 제어기 설계 방안의 타당성을 검증하고자 한다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
DC MG의 핵심 구성 요소인 지능형 반도체 변압기는 무엇으로 구성되는가? DC MG는 기존의 교류 배전 시스템에 비하여 전력 전송 효율을 높일 수 있으며, 신재생 에너지와의 연결이 용이하다는 장점이 있다 [1]-[3] . DC MG의 핵심 구성 요소인 지능형 반도체 변압기는 양방향 AC-DC 정류기 및인버터, 양방향 DC-DC 컨버터로 구성된다. 그림 1은 DAB 컨버터의 회로도를 나타낸다.
Dual Active Bridge (DAB) DC-DC 컨버터의 장점은? 그림 1은 DAB 컨버터의 회로도를 나타낸다. 다양한 양방향 컨버터 토폴로지 중에서 Dual Active Bridge (DAB) DC-DC 컨버터는 위상 차이만을 이용하여 전력을 전달 하기 때문에 전력 제어가 용이하고, 스위치의 소프트 스위칭이 가능하며, 변압기를 중심으로 풀 브릿지 회로가 대칭 구조로 구성되어 양방향 제어 시 Seamless 제어가 가능하다는 장점으로 널리 사용된다 [4] .
직류 마이크로그리드의 장점은? 최근 직류 마이크로그리드(DC Microgrid; DC MG)에 대한 관심이 전 세계적으로 높아지고 있고, DC MG 실증 단지 구축을 위한 연구가 활발히 진행 중에 있다.DC MG는 기존의 교류 배전 시스템에 비하여 전력 전송 효율을 높일 수 있으며, 신재생 에너지와의 연결이 용이하다는 장점이 있다 [1]-[3] . DC MG의 핵심 구성 요소인 지능형 반도체 변압기는 양방향 AC-DC 정류기 및인버터, 양방향 DC-DC 컨버터로 구성된다.
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참고문헌 (10)

  1. J. Shi, W. Gou, H. Yuan, T. Zhao, and A. Huang, "Research on voltage and power balance control for cascaded modular solid-state transformer," IEEE Transactions on Power Electronics., Vol. 26, No. 4, pp. 1154-1166, Apr. 2011. 

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  2. H. J. Choi and J. H. Jung, "Practical design of dual active bridge converter as isolated bi-directional power interface for solid state transformer applications," Journal of Electrical Engineering & Technology, Vol. 11, No. 5, pp. 1265-1273, Sep. 2016. 

    원문보기 상세보기 crossref

  3. D. K. Jeong, M. H. Ryu, H. G. Kin, and H. J. Kim, "Optimized design of bi-directional dual active bridge converter for low-voltage battery charger," Journal of Power Electronics, Vol. 14, No. 3, pp. 468-477, May 2014. 

    원문보기 상세보기 crossref

  4. 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 Transactions on Industrial Applications, Vol. 27, No. 1, pp. 63-73, Jan/Feb. 1991. 

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  5. H. Bai, C. Mi, C. Wang, and S. Gargies, "The dynamic model and hybrid phase-shift control of a dual-active-bridge converter," 34th Annual Conference of IEEE, pp. 2840-2845, Nov. 2008. 

  6. F. Krismer and J. W. Kolar "Accurate small-signal model for the digital control of an automotive bidirectional dual active bridge," IEEE Transactions on Power Electronics, Vol. 24, No. 12, pp. 2756-2768, Dec. 2009. 

    상세보기 crossref

  7. H. Qin and J. W. Kimball, "Generalized average modeling of dual active bridge DC-DC converter," IEEE Transactions on Power Electronics, Vol. 27, No. 4, pp. 2078-2084, Apr. 2012. 

    상세보기 crossref

  8. B. C. Choi, "Pulsewidth modulated DC-to-DC power conversion: circuits, dynamics, and control designs" 

  9. C. Basso, "Designing control loops for linear and switching power supplies: A tutorial guide" 

  10. H. D. Venable, "The k-factor: A new mathematical tool for stability analysis and synthesis" 

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