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양방향 컨버터의 커패시터 위치에 따른 고장률 분석
Analysis of failure rate according to capacitor position of bidirectional converter 원문보기

전기전자학회논문지 = Journal of IKEEE, v.23 no.1, 2019년, pp.261 - 265  

김예린 (Dept. of Electronics and Control Engineering, Hanbat National University) ,  강필순 (Dept. of Electronics and Control Engineering, Hanbat National University)

초록
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기존 양방향 컨버터와 출력 커패시터를 추진용 배터리 쪽으로 이동시킨 양방향 컨버터의 고장률 변화를 분석한다. 두 컨버터의 회로 구조적 동일성과 차이점을 분석하여 커패시터 위치 변경으로 동작전압이 저감됨을 확인한다. 전압스트레스 인자와 동작온도에 따른 커패시터 부품 고장률을 구하고 양방향 컨버터의 고장나무에 적용하여 컨버터 전체 고장률을 구한다. 동작온도와 커패시턴스 값에 따른 고장률과 평균고장시간을 비교 분석하여 설계 변경으로 인한 장 단점을 분석한다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

We analyze the failure rate change of a conventional bidirectional converter and a modified one which moves an output capacitor towards propulsion battery. We analysis of the circuit structural homogeneity and the difference between both converters, and confirm that the capacitor working voltage is ...

주제어

#Bidirectional dc-to-dc Converter   #EV (Electric Vehicle)   #FMEA (Failure Modes and Effect Analysis)   #FTA (Fault-tree analysis)   #MCU (Motor Control Unit)   #MTBF (Mean Time Between Failures)  

표/그림 (5)

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 논문에서는 컨버터의 설계가 변경될 경우 발 생될 수 있는 고장 발생 가능성을 분석하기 위해서 기존 양방향 컨버터와 커패시터위치가 변경된 양방향 컨버터의 고장률을 분석ㆍ비교한다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
출력 커패시터를 보완한 컨버터는? 하지만 높은 동 작전압(Working Voltage)과 커패시턴스 용량의 증가는 커패시터의 단가상승을 초래한다. 이를 보완하기 위해 출력 커패시터의 위치를 변경한 양방향 컨버터가 소개되었다[3]. 이 컨버터는 출력 커패시터를 추진용 배터리와 직렬로 연결하는 구조로 커패시터의 동작전압을 추진용 배터리 전압 크기만큼 낮출 수 있는 장점이 있다.
충분한 크기의 커패시턴스를 가져야하는 이유 전 기차 구동 시에는 승압모드로 동작해서 240V의 추진용 배터리 전압으로부터 680V 이상의 dc-link 전압을 생성하며, 전기차에 회생 전력이 발생하여 dc-link 전압이 상승하는 경우에는 강압모드로 동작해서 추진용 배터리를 충전시키게 된다. 양방향 컨버터와 MCU의 사이에 위치하는 dc-link 커패시터는 승압모드시에 680V 이상의 높은 전압 스트레스와 낮은 전압리플을 만족시키기 위해 충분한 크기의 커패시턴스를 가져야 한다. 하지만 높은 동 작전압(Working Voltage)과 커패시턴스 용량의 증가는 커패시터의 단가상승을 초래한다.
양방향 컨버터의 장점 이를 보완하기 위해 출력 커패시터의 위치를 변경한 양방향 컨버터가 소개되었다[3]. 이 컨버터는 출력 커패시터를 추진용 배터리와 직렬로 연결하는 구조로 커패시터의 동작전압을 추진용 배터리 전압 크기만큼 낮출 수 있는 장점이 있다. 변형된 컨버터의 입ㆍ출력 특성은 기존 양방향 컨버터와 동일하지만 추진 용 배터리 전원이 항상 dc-link와 전기적으로 결합 되어 있어 전기적 불안전성이 증가할 수 있다.
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