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절연형 전류원 PFC 컨버터를 사용한 넓은 출력범위를 가지는 고효율 OBC에 대한 연구
A Study on High Efficiency OBC with Wide Range Output Using Isolated Current-Fed PFC Converter 원문보기

한국정보전자통신기술학회논문지 = Journal of Korea institute of information, electronics, and communication technology, v.12 no.1, 2019년, pp.99 - 105  

김형식 ,  김희준 () ,  안준선 (오산대학 전기과)

초록
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전기 자동차의 배터리 충전용 OBC는 주로 PFC회로와 절연형 DC-DC 컨버터 회로를 포함한 2단으로 구성된다. 일반적으로 PFC 회로로는 구조가 간단한 비절연형 부스트 컨버터가 사용되고, 절연형 DC-DC 컨버터로는 ZVS(Zero Voltage Switching)가 가능한 공진형 컨버터가 이용되고 있다. 전기자동차의 주행거리 증가에 따른 넓은 배터리 출력에 대응하기 위해서는 OBC의 넓은 출력범위가 필요하지만, 이러한 시스템 회로 구성에서는 ZVS를 위한 회로설계의 한계와 제어기 구성이 복잡해지기 때문에 배터리 충전에 요구되는 넓은 범위의 출력에 효과적으로 대응하기에는 어려움이 있다. 본 논문에서는 절연형 전류원 방식의 PFC 회로와 벅 DC-DC 컨버터로 구성된 OBC를 제안하였다. 제안된 OBC는 회로 및 제어기 구성이 용이하고, 넓은 출력범위에 대한 대응이 가능하다. 제안된 회로의 유효성을 검증하기 위해 3.3㎾급 시작품을 제작 하였으며, 동작결과 출력전압 150V~400V에서 동작안정성 및 정격 부하 조건에서 최대 효율 94.4%, 최대 역률 99.2%를 확인하였다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

OBC for battery charging of electric vehicles mainly consist of two stages including PFC circuit and isolated DC-DC converter circuit. In general, a non-isolated boost converter is used as the PFC circuit, and a resonant converter capable of ZVS (zero voltage switching) is used as the isolated DC-DC...

주제어

#Converter   #Current-Fed   #Isolated   #OBC   #PFC  

표/그림 (15)

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 논문에서는 기존의 비 절연형 PFC 컨버터와 절연형 DC/DC 컨버터로 구성된 OBC시스템과 달리 넓은 출력범위에 대응이 가능한 절연형 PFC컨버터와 비 절연형 벅 컨버터로 구성된 OBC시스템을 제안하고, 시작품을 제작하여 제안된 시스템의 성능을 확인 하였다. 실험 결과 150V∼400V의 넓은 출력범위에서의 동작안정성 및 시스템의 정격 부하 조건에서 최대 효율 94.
  • 본 논문은 기존 구성과는 다른 절연형 전류원 컨버터를 사용한 PFC회로와 벅 컨버터로 구성된 시스템을 제안하였다. 제안된 시스템은 회로 구성 및 제어기 구성이 상대적으로 용이하며 기존에 주로 적용되었던 250V ~ 410V까지의 출력 범위 보다 넓은 출력범위의 출력에 대한 대응이 가능하다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
OBC의 문제점은? 일반적으로 PFC 회로로는 구조가 간단한 비절연형 부스트 컨버터가 사용되고, 절연형 DC-DC 컨버터로는 ZVS(Zero Voltage Switching)가 가능한 공진형 컨버터가 이용되고 있다. 전기자동차의 주행거리 증가에 따른 넓은 배터리 출력에 대응하기 위해서는 OBC의 넓은 출력범위가 필요하지만, 이러한 시스템 회로 구성에서는 ZVS를 위한 회로설계의 한계와 제어기 구성이 복잡해지기 때문에 배터리 충전에 요구되는 넓은 범위의 출력에 효과적으로 대응하기에는 어려움이 있다. 본 논문에서는 절연형 전류원 방식의 PFC 회로와 벅 DC-DC 컨버터로 구성된 OBC를 제안하였다.
전기 자동차의 배터리 충전용 OBC는 무엇으로 구성되는가? 전기 자동차의 배터리 충전용 OBC는 주로 PFC회로와 절연형 DC-DC 컨버터 회로를 포함한 2단으로 구성된다. 일반적으로 PFC 회로로는 구조가 간단한 비절연형 부스트 컨버터가 사용되고, 절연형 DC-DC 컨버터로는 ZVS(Zero Voltage Switching)가 가능한 공진형 컨버터가 이용되고 있다.
내부 탑재형 충전기는 배터리의 안정적인 충전을 위해 무엇을 하는가? PFC회로는 비절연형 부스트 컨버터를 많이 사용하며[5,6], 절연형 DC-DC컨버터는 ZVS(ZeroVoltage Switching)가 가능한 LLC 또는 Phase-Shift컨버터 등의 공진형 컨버터가 많이 사용되고 있다[5,7]. 또한 배터리의 안정적인 충전을 위하여 정 전류, 정 전압 제어를 한다. 그러나 이러한 시스템의 구성은 절연형 DC-DC단 트랜스포머 턴 비에 의한 제한된 범위의 출력 전압과 이에 대응되는 ZVS 회로 및 제어기의 복잡한 구성 및 주행거리 증가에 따른 넓은 배터리 출력에 효과적으로 대응하기가 어렵다.
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