[논문]다양한 스위칭 패턴을 이용하여 넓은 출력 범위를 갖는 이중 결합 구조의 풀 브릿지 LLC 공진형 컨버터

이순령

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이순령 (삼성전자)

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문제 정의

따라서 본 논문에서는 넓은 전압 범위에서도 공진 점에 가 까운 주파수 범위에서 동작 할 수 있는 DI-FB LLC 컨버터 (Dual Integrated Full-Bridge LLC Converter)를 제안한다. 본 논문에서 제안하는 Dual Integrated LLC 풀 브릿지 컨버터는 2개의 LLC 공진 탱크를 사용한다.
본 연구에서는 다양한 동작 모드를 갖는 이 중 결합 구조의 풀 브릿지 LLC 공 진형 컨버터 (DI-FB LRC)를 제안하였다. 제안하는 컨버터는 넓은 출력범위를 갖기위해 5가지 동작 모드로 동작하며 각 동작 모드에 따라 다양한 전압이득을 공진 점에서 갖는다.

제안 방법

제안하는 DI-FB LRC의 동작모드는 크게 5가지로 구분되며, 각 동작 모드에 따라 스위칭 패턴을 달리하여 다양한 전압이득을 얻을 수 있다. 동작 모드 1과 2는 그림 5와 같이 단 일 풀 브릿지 컨버터로 동작하는 모드로 모드 1에서는 스위치 S1과 S4, S6 그리고 스위치 S2와 S3, S5가 0.
제안하는 컨버터는 넓은 출력범위를 갖기위해 5가지 동작 모드로 동작하며 각 동작 모드에 따라 다양한 전압이득을 공진 점에서 갖는다. 제안하는 컨버터는 각 동작 모드에서의 배터리 충전 실험을 통해 검증하였다. 瑁
본 연구에서는 다양한 동작 모드를 갖는 이 중 결합 구조의 풀 브릿지 LLC 공 진형 컨버터 (DI-FB LRC)를 제안하였다. 제안하는 컨버터는 넓은 출력범위를 갖기위해 5가지 동작 모드로 동작하며 각 동작 모드에 따라 다양한 전압이득을 공진 점에서 갖는다. 제안하는 컨버터는 각 동작 모드에서의 배터리 충전 실험을 통해 검증하였다.
은 전압 이득을 얻기 위해서 공진 주파수 멀어지게 되며 이로 인해 효율이 낮아지는 단점을 갖는다. 하지만 본 논문에서는 다양한 스위칭 패턴을 이용하여 넓은 전압 범위를 갖는 DI-FB LRC(Dual Integrated Full-Bridge Resonant LLC Converter)를 제안한다. DI-FB LRC는 그림 4와 같이 두 개의 풀브릿지 LLC 컨버터가 S3, S4 스위치를 공유하는 구조로 되어 있다.

대상 데이터

따라서 본 논문에서는 넓은 전압 범위에서도 공진 점에 가 까운 주파수 범위에서 동작 할 수 있는 DI-FB LLC 컨버터 (Dual Integrated Full-Bridge LLC Converter)를 제안한다. 본 논문에서 제안하는 Dual Integrated LLC 풀 브릿지 컨버터는 2개의 LLC 공진 탱크를 사용한다. 2개의 공진 탱크가 각각 풀 브릿지 입력단을 가지는데 두 개의 스위치를 공유하고 있어 총 6개의 스위치를 사용한다.

성능/효과

그림 10은 DI-FB LRC의 4kW 시작품으로 실험을 통해 제 안 하는 컨버터와 동작 모드에 따른 전압 이득 변화에 대한 타 당성을 검증한다. 실험 세트의 구성은 그림 9와 같이 계통으로부터 3상 380V를 정류하여 약 600V의 DCTink를 입력으로 제안하는 DI-FB LRC를 통해서 12V, 24V, 48V, 96V의 다양한 전압의 배터리 충전을 통해 제안된 컨버터의 타당성을 검증하였다.
DI-FB LRC는 그림 4와 같이 두 개의 풀브릿지 LLC 컨버터가 S3, S4 스위치를 공유하는 구조로 되어 있다. 제안하는 컨버터는 스위칭 주파수의 변화를 최소화 하며 2배, 1/2배, 1/4배의 전압 이득을 스위칭 패턴만을 변경하여 얻을 수 있다는 장점을 가진다. 따라서 타겟으로 하는 다양한 배터리 전압에서 안정적으로 충전하기 위한 다양한 전압 이득을 갖으면, 각각의 LLC 컨버터가 다양한 출력 조건에서 공진 점에서 가깝게 동작 할 수 있다.

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