[논문]에너지 회생 스너버를 적용한 고효률, 고역률 AC/DC Boost 컨버터에 관한 연구

유종규; 김용; 배진용; 백수현; 최근수; 계상범

에너지 회생 스너버를 적용한 고효률, 고역률 AC/DC Boost 컨버터에 관한 연구
A Study on the High-Efficiency. High-Power-Factor AC/DC Boost Converter Using Energy Recovery 원문보기

유종규 (동국대학교) , 김용 (동국대학교) , 배진용 (동국대학교) , 백수현 (동국대학교) , 최근수 ((주)디지아이) , 계상범 ((주)메디슨)

A passive lossless turn-on/turn-off snubber network is proposed for the boost PWM converter. Previous AC/DC PFC Boost Converter perceives feed forward signal of output for average current-mode control. Previous Boost Convertor, the Quantity of input current will be decreased by the decrease of output current in light load, and also Power factor comes to be decreased. Also the efficiency of converter will be decreased by the decrease of power factor. The proposed converter presents the good PFC, low line current harmonic distortions and tight output voltage regulations using energy recovery circuit. All of the semiconductor devices in the converter are turned on under exact or near zero voltage switching(ZVS). No additional voltage and current stresses on the main switch and main diode occur. To show the superiority of this converter is verified through the experiment with a 640W, 100kHz prototype converter.

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문제 정의

낮아지는 문제점을 지니게 되었다. 그 결과 본 논문에서는 에너지 희생 스너버 희로를 이용한 ACZDC PFC Boost 컨버터률 제안한다. [1-5]
본 논문에서는 에너지 회생 스너버를 적용한 AC/DC PFC Boost 컨버터에 대하여 논하였다. 제안된 컨버터는 경부하시 발생하는 첨단왜곡(Cusp Distortion) 현상을 제거하여 전 부하 영역에서 단위 역률로 제어되며, 주 스위치와 다이오드의 스트레스를 저감시킴으로서 고효율, 고역률 특성을 보이고 있다.

가설 설정

1) 모든 소자는 이상적이다.
2) 스위치 및 다이오드에 흐르는 전류 리플은 무시한다.
3) 스위치 양단의 전압 리플은 무시한다.
4) 출력측 평활용 커패시터는 충분히 크다고 가정한다.

제안 방법

수 있다. 또한, 스위치의 턴온(Tiimpn), 턴오프 (Ttmrpff)과정에서도 스위칭 손실 및 다이오드의 역회복 손실 문제를 해결하였다, 제안된 컨버터의 특성은 MOSFET를 사용하여 640W급 시작품을 제작, 10아 kHz에서 실험을 통해 입증하였다.
이러한 문제점을 해결하기 위해 AC/DC PFC Boost 컨버터를 제시하였으나 경부하시 역률 저하와 하드 스위칭으로 인한 스위칭 손실 및 다이오드의 역회복 손실로 효율이 낮아지는 문제점을 지니게 되었다. 그 결과 본 논문에서는 에너지 희생 스너버 희로를 이용한 ACZDC PFC Boost 컨버터률 제안한다.
Boost 컨버터에 대하여 논하였다. 제안된 컨버터는 경부하시 발생하는 첨단왜곡(Cusp Distortion) 현상을 제거하여 전 부하 영역에서 단위 역률로 제어되며, 주 스위치와 다이오드의 스트레스를 저감시킴으로서 고효율, 고역률 특성을 보이고 있다. 또한, 연속전류모드 방식이므로 대용량의 ACZDC 전력 변환 장치에 적용 가능하리라 판단된다.

대상 데이터

제안된 방식의 타당성을 검증하기 위해 10아此, 640W AC/DC PFC Boost 컨버터를 제작하여 실험하였다. 표 1은 하드웨어 제작에 사용된 소자와 회로 파라미터 값을 나타낸다.

이론/모형

본 논문에서는 입력 전류 리플의 평균값이 입력 전압에 비례하도록 제어하는 평균전류모드 방식을 사용하였다&rsquo;

성능/효과

65 정도로 낮아지계 된다. 그 결과, 입력 전류의 고조파 성분이 증가하여, 많은 노이즈와 EMI가 발생되고, AC 선간 전압 파형이 왜곡되어 상용 전원에 연결된 다른 전자 기기들에 나쁜 영향을 미치게 된다.[1*2]
경부하시 첨단왜곡 현상에 의해 실효 전류가 기준 전류를 추종하지 못하는 현상이 나타나고, 역률 감소에 의해 효율이 낮아지는 문제점이 발생한다. 그러나 제안된 PFC 컨버터는 에너지 회생 스너버회로에 의해서 이러한 문제점이 해결되어 경부하(25% 부하)시에도 단위 역률로 유지되고, 효율은 약 10% 정도의 향상된 특성을 나타낸다.
결과를 나타낸다. 본 연구에서 에너지 회생 스너버를 적용한 PFC Boost 컨버터는 기존의 방식에 비하 여전 부하영역에서 우수한 효율 및 역률 특성을 나타냈으며, 특히 경부하시에 우수한 특성을 지니고 있음을 알 수 있다.
스너버 회로에 의해서 주 다이오드의 턴온과 탄오프 손실이 거의 없으므로 전체 시스템의 효율을 향상시킬 수 있다.
스위치의 듀티비가 입력 전압 파형에 의해서 가변되고, 그에 따라 입력 전류 맥동의 평균값이 입력 전압에 비 례하도록 제어하는 평균전류모드방식으로 동작됨을 확인 할 수 있다.
제안된 컨버터의 주 스위치는 안정적인 영전압 스위칭(ZVS) 동작을 하며, 또한 부분공진 특성으로 인하여 고밀도의 전력을 출력측으로 전달할 수 있다.

후속연구

제안된 컨버터는 경부하시 발생하는 첨단왜곡(Cusp Distortion) 현상을 제거하여 전 부하 영역에서 단위 역률로 제어되며, 주 스위치와 다이오드의 스트레스를 저감시킴으로서 고효율, 고역률 특성을 보이고 있다. 또한, 연속전류모드 방식이므로 대용량의 ACZDC 전력 변환 장치에 적용 가능하리라 판단된다..

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