The Journal of the Korea institute of electronic communication sciences (한국전자통신학회논문지)

Korea Institute of Electronic Communication Science (한국전자통신학회)
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DC-DC Converter Design For Electric Regenerative auxiliary Brake System

전기식 회생 보조 브레이크 시스템을 위한 DC-DC 컨버터 설계

  • 곽태균 (국립목포대학교 전기공학과) ;
  • 문채주 (국립목포대학교 전기공학과) ;
  • 이준영 (명지대학교 전기공학과) ;
  • 고종선 (단국대학교 전자전기공학과) ;
  • 유창희 (상신브레이크 기술연구소)
  • Received : 2019.04.11
  • Accepted : 2019.06.15
  • Published : 2019.06.30
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Abstract

Current brake system changes the kinetic energy into heat energy by friction-type of brake that the braking action is diverging into the air. The system has a device called a retarder that generates braking force. High-tech research on the high-speed response characteristics of retarders utilizing part of the braking energy of the retarder to save electrical energy consumption is already underway in advanced countries. In this paper, we propose DC-DC converter which converts 3-phase voltage generated from retarder to 24V DC voltage for battery charging and verify its validity through experiments.

현재의 브레이크 시스템은 운동에너지를 열에너지로 변경하여 거의 마찰형 브레이크로 공기 중에 발산하여 제동한다. 시스템 내에는 제동력을 발생시키는 리타더라는 장치가 있다. 전기에너지의 소모를 절약하기 위해 리타더의 제동에너지 일부를 활용하는 리타더의 고속 응답 특성에 관한 고도기술 연구는 이미 선진국에서 진행 중이다. 본 논문에서는 배터리 충전을 위해 리타더에서 발생한 3상 전압을 24V 직류 전압으로 변환하고 실험을 통해 타당성을 검증하는 DC-DC 컨버터를 제안한다.

Keywords

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그림 1. 리타더의 원리 Fig. 1 Principle of retarder

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그림 2. 리타더 회로구성 Fig. 2 Retarder circuit

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그림 3. 리타더 에너지 회수 회로 Fig. 3 Retarder energy collection circuit

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그림 4. 제안된 DC-DC컨버터 회로의 모델링 Fig. 4 Proposed DC-DC converter circuit modeling

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그림 5. 각 Mode별(시뮬레이션) 동작 파형 Fig. 5 Operation waveform of each mode(situation)

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그림 6. LLC AC 모델링 Fig. 6 LLC AC modeling

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그림 7. 변압기 Fig. 7 Transformer

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그림 8. 1차측 공진 탱크 DC-DC 컨버터 Fig. 8 Primary resonant tank DC-DC converter

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그림 9. 제안된 DC-DC 컨버터의 시뮬레이션 Fig. 9 Simulation for proposed DC-DC converter

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그림 10. 전압제어를 위한 PI 제어기 Fig. 10 PI Controller for voltage control

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그림 11. 시뮬레이션 결과 Fig. 11 Simulation result (IO=100A or VO=24V @ 2.5kW)

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그림 13. M1, M4의 드레인과 소스 간의 소프트 스위칭 실험결과(회로_1의 단일 테스트) Fig. 13 Experimental results of soft switching and drain between drain and source of M1, M4 (circuit_1 single test)

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그림 12. 제안된 컨버터의 실제 회로(2세트) Fig. 12 The real circuit of proposed converter(2set)

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그림 14. 2개 회로의 연동 실험 Fig. 14 Interlocking test of two circuit

표 1. PWM PRT DC-DC 컨버터 디자인 파라미터 Table 1. PWM- PRT DC-DC converter design parameters

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표 2. 제안된 DC-DC 컨버터 회로의 스펙 Table 2. Spec of proposed DC-DC converter circuit

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References

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