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GaN소자와 평면변압기를 이용한 700kHz 차량용 DC-DC컨버터 개발
Development of Low voltage DC-DC converter for xEV with high frequency·high power density based on GaN-HEMT and Planar transformer 원문보기

전력전자학회 2019년도 춘계학술대회, 2019 July 02, 2019년, pp.348 - 349  

김상진 (서울과학기술대학교) ,  김규영 (서울과학기술대학교) ,  최세완 (서울과학기술대학교) ,  양대기 (데스틴파워(주)) ,  홍석용 (데스틴파워(주)) ,  이윤식 (현대자동차(주)) ,  여인용 (현대자동차(주))

초록
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본 논문은 전기자동차용 8.1kW/L의 높은 전력밀도를 갖는 저전압 DC-DC 컨버터(Low-voltage DC-DC converter, LDC)의 설계 방법을 제안한다. 넓은 전압범위에서 높은 전력밀도를 성취하기 위해 위상천이 풀-브릿지(Phase Shift Full-Bridge, PSFB) 컨버터의 2차측 토폴로지 후보군의 비교를 통해 전류-더블러 토폴로지로 토폴로지가 선정되었다. 또한 자속 상쇄 기법이 적용된 매트릭스 변압기를 적용한 PSFB 컨버터와 냉각기의 구조설계를 통해 8.1kW/L의 전력밀도를 달성하였으며 1.8kW 시작품을 제작하여 성능을 검증하였다.

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 논문에서는 대전류, 고주파 응용에서 위상천이 풀-브릿지 (Phase Shift Full-Bridge, PSFB)컨버터의 2차측 토폴로지 선정 시 높은 전력밀도를 달성하기 위해 고려해야 할 측면들에 대해 논의하고 후보 토폴로지들의 비교를 수행했다. 높은 전력 밀도 달성을 위해 700kHz의 스위칭 주파수를 적용하였으며 스위치 구동에 필요한 게이트 드라이버 회로를 설계 및 제작하였다.
  • 본 논문에서는 전기자동차 LDC 응용에서 높은 전력밀도를 갖기 위해 가장 적합한 PSFB의 2차측 토폴로지가 무엇인지 비교하였다. 전류-더블러 구조는 센터탭 구조에 비해 자성체의 단면적이 작고 변압기 및 인덕터에 흐르는 전류가 작아 권선의 폭을 작게 사용할 수 있으며 절반의 턴비를 사용 가능하여 누설 인덕턴스를 작게 만들 수 있다는 장점이 있기 때문에 전류-더블러 구조로 토폴로지를 선정하였다.
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