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다중 입력 변압기를 사용한 DC/DC 컨버터의 전력 불평형 해결 방법
The way of solution of the unbalanced power DC / DC converter with multiple input transformer 원문보기

전력전자학회 2016년도 추계학술대회 논문집, 2016 Nov. 25, 2016년, pp.133 - 134  

황순상 (동아일렉콤) ,  유영도 (동아일렉콤) ,  고태진 (동아일렉콤) ,  김학원 (한국교통대학교)

초록
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높은 전압을 입력으로 하는 DC/DC 컨버터는 효율 향상 및 소형화를 위한 방안으로 전압의 레벨을 나누어 여러개의 스테이지로 구성하여 병렬 운전을 실시한다. 하지만 여러 개의 병렬구조로 구성된 DC/DC 파워부는 능동 소자와 수동 소자의 오차값 등이 각 단에 흐르는 전력 불평형 문제를 야기시켜 소자의 스트레스 증가 및 발열로 인해 전원공급장치의 소손으로 이어진다. 따라서 본 논문에서는 이러한 각 레벨의 DC/DC 컨버터의 전력 불평형을 개선하기 위해 자기적 결합을 공유하는 다중 입력 변압기를 사용하여 그 문제를 해결하기 위한 방법에 대해 제안한다.

AI 본문요약
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제안 방법

  • 표1은 DC/DC 컨버터를 시뮬레이션으로 비교 분석하기 위한 파라미터이다. 본 논문에서는 DC/DC 컨버터를 2개의 Stage로 분리하여 종래의 Auto balancing 컨버터와 제안된 다중 입력 변압기를 사용한 컨버터를 비교 분석하였다. 제안된 회로는 다중 입력 변압기 2개를 이용하여 1차 직렬, 2차 병렬의 LLC 공진형 컨버터에 적용하여 시뮬레이션하였으며 자화인덕턴스(Lm)의 편차는±10%로 설정하였다.
  • 본 논문에서는 이러한 전력 편차에 대한 문제를 해결하기 위한 방법으로 각 Stage에 자기적 결합을 공유하는 다중 입력 변압기를 사용하였고 회로는 그림 2와 같다.
  • 본 논문에서는 자기적 결합을 공유하는 다중 입력 변압기를 사용하여 각 Stage DC/DC 컨버터의 전력 불평형을 개선하는 구조 및 방법에 대해 시뮬레이션과 시험을 통해 비교 분석하였다. 기존의 Auto balancing 컨버터의 경우 자성소자의 오차에 의한 전력 불평형이 발생함을 알 수 있으며, 제안된 다중 입력 변압기를 사용한 컨버터는 자기적 결합을 공유함으로써 전력 불평형이 발생하지 않음을 검증하였다.
  • 이러한 문제점을 해결하기 위해 본 논문에서는 자기적 결합을 공유하는 다중 입력 변압기를 사용하여 DC/DC 컨버터의 각 Stage에 전력 불평형을 개선하는 구조 및 방법에 대해 제안하고, 시뮬레이션과 시험을 통해 검증한다.
  • 변압기의 인덕턴스 값을 결정짓는 코어의 AL 값은 최대 ±25%로 서로 다른 2개의 변압기를 사용할 때 전력 편차의 가장 큰 원인을 제공한다. 이러한 편차를 해결하기 위해 다중 입력 변압기를 사용하여 각 Stage의 자기적 결합을 공유함으로써 ZL를 동일하게 하여 전력평형을 이루도록 한다.
  • 제안된 회로는 다중 입력 변압기 2개를 이용하여 1차 직렬, 2차 병렬의 LLC 공진형 컨버터에 적용하여 시뮬레이션하였으며 자화인덕턴스(Lm)의 편차는±10%로 설정하였다.

데이터처리

  • 또한 시뮬레이션을 통한 파라미터 값을 기반으로 제품을 설계하여 측정한 결과를 비교 분석하였다.
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