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전기전동차 급속충전기 고효율화를 위한 새로운 DC-DC 컨버터 토폴로지
A New DC-DC Converter Topology For High-Efficiency Electric Vehicle Rapid Chargers 원문보기

전력전자학회 논문지 = The Transactions of the Korean Institute of Power Electronics, v.23 no.3, 2018년, pp.182 - 189  

김진학 (Dept. of Electrical Engineering, Myongji University) ,  이우석 (Dept. of Electrical Engineering, Myongji University) ,  최승원 (Dept. of Electrical Engineering, Myongji University) ,  이준영 (Dept. of Electrical Engineering, Myongji University) ,  이일운 (Dept. of Electrical Engineering, Myongji University)

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

LLC resonant converters or phase-shift full-bridge converters have been widely used as DC - DC converters for rapid charging of electric vehicles (EVs). However, these converters present critical disadvantages, including a large circulating current, which can hinder efficiency and miniaturization in...

주제어

#Electric vehicle rapid charger   #LLC resonant converter   #PSFB(Phase-Shift Full-Bridge) converter  

AI 본문요약
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* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

  • 그 결과, 제안 방식에서는 배터리 충전 전 구간에서 순환전류가 최소가 되어 충전 전 구간에서 높은효율을 갖게 된다. 또한, 20kW 이상의 대용량 전력을처리함에서 120kHz의 고주파로 동작시켜 고전력밀도 달성을 가능케 한다.
  • 본 논문에서는 기존 전기자동차 급속충전기의 성능을개선하기 위해 전기적 절연 기능과 배터리 충전 기능을분리한 회로 방식을 제안하였다. 전기적 절연 기능은 공진점 고정주파수 LLC 공진 컨버터로 구현하였고, 충전기능은 전류연속모드에서 동작하는 buck 컨버터로 구현하였다.

가설 설정

  • LLC-buck DC-DC 컨버터의 동작 원리는 다음과 같다.3상 PFC 출력전압인 700V의 직류전원이 LLC 공 진형컨버터의 입력전압으로 인가된다. 인가된 700V 직류전원은 LLC 공진형 컨버터의 인버터단, 두 개의 변압기와 정류다 늘 통해 800V 전압으로 승압된다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
100kHz이상 고주파 설계 시 발생할 수 있는 문제점은 무엇인가? 그 결과로, 100kHz이상 고주파 설계가 가능하다. 그러나 스위칭 주파수가 너무 빠르면 LLC 공진형컨버터가 공진점에서 설계되었다 하더라도 정류단 다이오드들은 하드스위칭 턴 오프하게 되어 역회복 특성에의한 손실 및 전압 스파이크가 발생될 수 있다.
DC-DC 컨버터는 무슨 역할을 하는가? 각 20kW 모듈에서 병렬개수 n은 급속충전기 최대 용량에 의해서 결정된다.PFC는 역률보정기능 등과 같은 계통과 연계된 규정을 만족시키는 역할을 수행하고, DC-DC 컨버터는 급속충전기에서 계통과 배터리 간의 전기적 절연을 보장하고배터리를 직접 충전하는 역할을 담당한다. 여기서DC-DC 컨버터가 배터리를 직접 충전하므로 DC-DC 컨버터 효율이 전체 급속충전기 효율에 매우 큰 영향을미치게 된다[1],[2].
전기자동차 급속충전기는 무엇으로 구성되는가? 전기자동차 급속충전기는 그림 1에서 보는 바와 같이 20kW급 AC-DC 컨버터가 n대 병렬로 배치되어 있고, 각 20kW 모듈은 한 대의 PFC(Power factor corrector)와 DC-DC 컨버터로 구성된다. 각 20kW 모듈에서 병렬개수 n은 급속충전기 최대 용량에 의해서 결정된다.
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참고문헌 (6)

  1. Y. D. Jung, “Rapid charger technology and development trend for electric vehicle,” Transactions of the Korean Institute of Power Electronics, Vol. 20, No. 6, pp. 47-53, Dec. 2015. 

  2. B. C. Kim, “Application technology of LLC series resonant converter for high density power supply,” Transactions of the Institute of Power Electronics, Vol. 17, No. 6, pp. 31-36, Dec. 2012. 

  3. H. N. Vu and W. Choi, “A novel dual full-bridge LLC resonant converter for CC and CV charges of batteries for electric vehicles,” IEEE Trans. Ind. Electron, Vol. 65, No. 6, pp. 2212-2225, Aug. 2017. 

  4. I. O. Lee, “Research on the analysis and improvement of the performance of the phase-shifted full-bridge converter for electric vehicle battery charger applications,” Transactions of the Korean Institute of Power Electronics, Vol. 20, No. 5, pp. 479-490, Oct. 2015. 

    원문보기 상세보기 crossref

  5. I. H. Kang, U. Bang, J. H. Moon, and M. K. Na, “SiC power semiconductor device technology trend,” Korea Electrotechnology Research Institute, Vol. 16, No. 4, pp. 7-16, Dec. 2013. 

  6. F. Qi, L. Fu, L. Xu, P. Jing, G. Zhao, and J. Wang, "Si and SiC power MOSFET characterization and comparison," ITEC Asia-Pacific, pp. 1-6, Nov. 2014. 

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