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EV/PHEV를 위한 V2G 계통연계 양방향 OBC 개발
Development of grid-tied 6.6kW bidirectional V2G OBC for EV/PHEV 원문보기

전력전자학회 2016년도 전력전자학술대회 논문집, 2016 July 05, 2016년, pp.387 - 388  

이병권 (명지대학교 전기공학과) ,  김삼균 ((주)현대자동차) ,  김석준 ((주)현대자동차) ,  김종필 ((주)현대자동차) ,  이준영 (명지대학교 전기공학과)

초록
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본 논문은 V2G를 위한 Bidirectional OBC를 제안한다. 상용화 시 적시 적용 가능한 높은 역/전송 효율의 Bidirectional OBC 전력회로를 제안하고 베터리 전력을 입력원으로 분산형 전력공급 장치에서 요구하는 품질을 만족하는 전력 생산을 위해 계통연계 회로 및 제어 기술을 제안한다. Bidirectional OBC의 PFC Type은 양방향 구현을 위해 기존 MOSFET과 Diode로 구현된 구조와 달리 모두 IGBT를 이용하여 Single Phase Inverter를 구현 하였으며, IGBT 이용 시 예측되는 Reverse Recovery Loss 개선을 위하여 Hybrid Switch 구조를 제안 하였다. Bidirectional OBC의 DC/DC Type은 전송 및 역송에 따라 Buck동작과 Boost 동작이 가능하도록 설계 하였고 Secondary LC Resonant Topology 가변구조법을 사용 하였다.

AI 본문요약
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제안 방법

  • 10%를 나타내었다. OBC의 중요 사안인 사이즈 문제를 고려하여 최소화를 시키며 전력 패턴 및 여러 조건 등 을 만족하며 열손실 및 패턴 손실 등 을 최소화 시키는 구조를 구상 하였다. 변압기 구조 또한 유도가열 문제와 권선 열, 누설을 통한 EMI 문제 및 창면적 확보를 위하여 Section Type과 적층 구조를 비교 실험 하였으며 위에서 언급한 스위칭 손실 문제를 기존 Switching Device와 SIC 소자 비교 실험을 통해 손실 최소화를 위해 여러 방안을 모색하였다.
  • 그림 4는 본 세트의 3D 설계 도면이다. SRT 1차측과 2차측 메인트랜스 공진 C의 거리를 최단으로 배치, PCB 전력패턴을 최소하고 CU가공물로 케이블을 대체하여 직접화 하였다. 하부에 수냉블럭을 대체하는 공랭 구조물을 설계하였다.
  • OBC의 중요 사안인 사이즈 문제를 고려하여 최소화를 시키며 전력 패턴 및 여러 조건 등 을 만족하며 열손실 및 패턴 손실 등 을 최소화 시키는 구조를 구상 하였다. 변압기 구조 또한 유도가열 문제와 권선 열, 누설을 통한 EMI 문제 및 창면적 확보를 위하여 Section Type과 적층 구조를 비교 실험 하였으며 위에서 언급한 스위칭 손실 문제를 기존 Switching Device와 SIC 소자 비교 실험을 통해 손실 최소화를 위해 여러 방안을 모색하였다.
  • 충전 동작시 단방향 SRT의 고효율 특성을 유지, 역방향시 1차측 구조를 Voltage-doubler 동작으로 이득을 증가시켰으며 단일제어기로 제어가 용이하도록 구성 하였다. 변압기의 권선비를 배터리 최대 충전전압보다 크게 설계하여 출력전압에 대응 하였다.
  • 본 논문에서는 양방향 충/방전 구현을 위해 기존 FET와 Diode로 구현된 구조와 달리 Switching Device를 모두 IGBT 구성한 Single Phase Inverter로 PFC Type을 구현하였다. DC/DC의 경우 기 개발된 SRT의 장점을 유지, 역방향시에는 1차측 구조를 Voltage-double 형태로 동작시켜 이득을 2배로 형성하여 단일 전력단으로 역방향 전송이 가능하도록 하였다.
  • 그림 2는 제안된 양방향 SRT(Secondary resonant tank) 컨버터이다. 충전 동작시 단방향 SRT의 고효율 특성을 유지, 역방향시 1차측 구조를 Voltage-doubler 동작으로 이득을 증가시켰으며 단일제어기로 제어가 용이하도록 구성 하였다. 변압기의 권선비를 배터리 최대 충전전압보다 크게 설계하여 출력전압에 대응 하였다.
  • SRT 1차측과 2차측 메인트랜스 공진 C의 거리를 최단으로 배치, PCB 전력패턴을 최소하고 CU가공물로 케이블을 대체하여 직접화 하였다. 하부에 수냉블럭을 대체하는 공랭 구조물을 설계하였다.

이론/모형

  • 정류기와 하단 스위치 ZCS를 위한 공진주파수를 선택하였고 식 (2) 와 같이 이득을 구하여 최소입력전압에서 최대 전압이 나오도록 공진 캐패시터를 선택, 그 결과로 식 (3)과 같이 공진 인덕터를 계산하였다. 제어부에 있어서는 Digtal 제어기로 TI28335 를 사용하였으며 정전류제어와 정전압제어 방식을 이용하였다. 그림 4는 본 세트의 3D 설계 도면이다.
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