This paper proposed an optimized design of a dual active bridge converter for a low-voltage charger. The dual active bridge converter among various bi-directional DC/DC converters is a high-efficiency isolated bi-directional converter. In the general design, when the battery voltage is high, the ZVS region is reduced. In contrast, when the battery voltage is low, the efficiency is low due to high conduction loss. In order to increase the ZVS region and the power conversion efficiency, depending on the battery voltage, variable switching frequency method is applied. At the same duty, the same power is obtained regardless of the battery voltage using the variable switching frequency method. The proposed method was applied to a 5kW prototype converter, and the experimental results were analyzed and verified.
The proposed battery charger presented in this paper is suitable for Lead-Acid Battery and the dc/dc buck converter topology is applied as a charger circuit. The technique adopted in this charger is constant current & constant voltage dual mode, which is decided by the value of voltage of proposed battery. Automatic mode change function is detected by the percentage value of level of battery charging. CC Mode (Constant Current Mode) is operated when charging level is below 80% of the total charging of Battery voltage and above 80% of battery voltage charging, CV Mode (Constant Voltage Mode) is automatically operated. As the charging level exceeds 120%, it automatically terminates charging. The feedback signal to the PWM generator for charging the battery is controlled by using the current and voltage measurement circuits simultaneously. This technique will degrade the damage of proposed type of battery and improve the power efficiency of charger. Finally, a prototype charger circuit designed for a 12-V 7-Ah lead acid battery is constructed and tested to confirm the theoretical predictions. Satisfactory performance is obtained from simulation and the experimental results.
To elucidate possible challenges for outdoor practical use of dye-sensitized solar cells(DSC), compared with conventional Si solar cells. DSC modules still need the larger area than conventional Si solar modules to attain the same rated output because of lower photoelectron-chemical conversion efficiency. However, using batteries backup systems, the measured data shows that DSCs gathered over 12% more electricity than Si solar cells of the same rated output power in same outdoor condition. Moreover, battery charging time of DSC is about 1 hour faster than same rate of Si solar module. In this paper, 12 single DSC cells prepared for 4 serialized DSC cells was connected in 3 row parallel which have same output power rate of Si solar module. This DSC module was practiced generating characteristic experiment over outdoor daylight condition and applied with PV battery charger by using DC-DC converter. The main advantages of DSC module battery charger as compared with conventional Si solar module one are shorter charge time and lower cost.
Kim, Sang-jin;Adhistira, Adhistira;Kim, Kyu-young;Choi, Se-wan;Yang, Dae-ki;Hong, Seok-yong;Lee, Youn-sik;Yeo, In-yong
Proceedings of the KIPE Conference
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2019.07a
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pp.68-70
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2019
본 논문은 8.1kW/L($132W/in^3$)의 전력밀도를 갖는 전기자동차(xEV)용 저전압 배터리 충전기(Low voltage DC-DC converter, LDC)를 위한 절연형 DC-DC컨버터의 설계 방법을 제안한다. 전체 부피 중 가장 큰 비중을 차지하는 자성체의 부피를 줄이기 위해 GaN소자를 채택하여 700kHz의 스위칭 주파수를 적용하였으며, GaN 스위치를 고주파에서 원활히 동작시키기 위한 게이트 드라이버를 직접 제작하였다. 또한 자속 상쇄 개념이 적용된 매트릭스 평면 변압기를 설계하여 적용함으로써 변압기의 부피를 크게 줄일 수 있었고, 8.1kW/L의 전력밀도를 달성하였다. 본 논문에서는 후보 토폴로지들의 비교를 통해 고 전력 밀도에 가장 적합한 토폴로지를 선정하였으며, 자속 상쇄 기법이 적용된 매트릭스 평면 변압기의 설계방법을 제안하였다.
Kim, Woo-Joon;Kim, Ui-Jin;Park, Seong-Mi;Park, Sung-Jun;Son, Gyung-Jong
Journal of the Korean Society of Industry Convergence
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v.25
no.3
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pp.451-459
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2022
Recently, in accordance with the demand for a large capacity of a secondary battery according to an increase in the demand for energy storage devices, a modular series battery configuration is essential. Accordingly, various cell balancing techniques have been proposed to prevent high efficiency and performance degradation of the battery. In this paper, propose a battery voltage balancing topology consisting of a flyback DC/DC converter type of a SIMO (Single-Input-Multiple Output) two-switch configuration for a series battery configuration. The proposed topology shows a structure in which a DC/DC converter connected to each module and a battery cell share one transformer. The topology cell balancing operation is a principle in which the voltage balancing converter of the battery converges to the same value through a transformer that shares a magnetic flux with the cells constituting the module through a single high-frequency transformer. In this paper, the dynamic characteristics analysis of the proposed circuit using PSIM was based and it was verified through experiments on one module.
Kwak, Daehwan;Park, Dong Min;Oh, Eunbin;Kim, Chang Uk
Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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v.21
no.8
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pp.235-240
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2020
This study evaluated the improvements for circuits of a combat vehicle distribution box to reduce the noise generated in electromagnetic compatibility (EMC) testing. An analysis of the distribution boxes that failed the standard revealed the conducted noise generated from the converter and semiconductor switching elements on the circuit board. The distribution box transfers power from the generator and battery to the cooling system of a combat vehicle to keep turning the air conditioner on and off. Two methods were proposed to overcome this problem: a passive filter was added to the circuit board for the first method, and the converter and switching elements were replaced with the relays for the second method. Both methods were effective in reducing noise, but a greater improvement was obtained from the second method. The second method was applied to a combat vehicle system and was found to be suitable according to the EMC standards.
Hwang, Lark-Hoon;Na, Seung-kwon;Kim, Jin Sun;Kang, Jin-hee
Journal of Advanced Navigation Technology
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v.24
no.6
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pp.566-572
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2020
In a wireless power transmitter, the characteristics and effects of wireless power transmission between two induction coils are investigated, and a power converter circuit and a battery charger/discharger circuit using wireless power transmission technology are proposed. The advantage of wireless power transmitters and wireless chargers is that, instead of the existing plug-in-mounted wired charger (OBC; on-board charger), the user can wirelessly charge the battery without connecting the power source when charging power to the battery. There is. In addition, the advantage of wireless charging can bring about an energy efficiency improvement effect by using the secondary side rectifier circuit and the receiving coil, but the large-capacity long-distance wireless charging method has a limitation on the transmission distance, so many studies are currently being conducted. The purpose of the study is to study the transmitter circuit and receiver circuit of a wireless power transmission device using a primary coil, a secondary coil, and a half bridge series resonance converter, which can transmit power of a non-contact type power transmitter. As a result, a new topology was applied to improve the power transmission distance of the wireless charging system, and through an experiment according to each distance, the maximum efficiency (95.8%) was confirmed at an output of 3 kW at an 8 cm transmission distance.
In this paper, it is about to non-contact wireless power transmission according to various conditions of self induction principle between the two planar coils at a transmission unit and a receiving unit based on the theory of wireless power transmission. The experiments are occurred in order to power transfer of noncontact method from designed wireless circuits in the primely coil and secondary coil, and the applying to Half Bridge Resonant converter transmission unit and receiving unit. and that were able to prepared circumstance to calculate of the output voltage and power source. The main power of the inductive coupling the resonant converter at the transmission unit is converted electrical energy using the solar cell module and artificial light source (halogen lamp) as a replace light and received 24 V power supply from solar power was used a input power source for the wireless power transmission device. Experimental results, to received of power is used to illuminate the lighting and to charge the battery in receiving circuit.And the wireless power transmission efficiency measured at the output side of the transmission unit is obtained about 70% to 89% compared to input power of receiving unit.In addition, efficiency were tested through ID verification method and comparing the phase difference between the voltage when foreign substances interfere with wireless power transmission.
This paper describes the improvement of power control characteristics of ship's emergency lighting power supply(SELPS), by which electric power is controlled extensively, and power ON-OFF is controlled and system parameter monitored in remote distance by PC serial communication. Proposed system is composed of step-down converter(SDC), emergency power supply circuit(EPSC), half bridge(HB) inverter, fluorescent lamp(FL) starting circuit, microprocessor control and multi communication circuit. Experimental works confirm that relative system stops when over current is detected and speedy and stable emergency power is supplied when main power source cut-off, and controls input power up to 35[$\%$] by adjusting pulse frequency of the HB inverter, and ON-OFF control of multiple SELS, real time transmission and monitor of parameters as to voltage, current, and power values are performed appropriately by PC communication.
Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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2010.06a
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pp.301-301
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2010
현재 전 세계는 앞으로 사용 될 대체 에너지에 많은 관심 가지고 있다. 지금 사용하고 있는 에너지 연료는 한정되어 있기 때문에 대체에너지에 대한 연구가 활발히 진행 되고 있다. 그 중 압전체를 이용한 에너지 하베스팅은 많은 주목을 받고 있다. 주변 환경에서 필요한 에너지를 끌어 쓸 수 있는 대표적인 청정에너지 시스템 중 하나이기 때문이다. 최근 전원 공급원으로써 에너지 수확 시스템은 현 사회에 사용되고 있는 배터리로 전원을 사용하는 제품들을 소용량과 저전압 분야에서의 에너지 수확의 원리를 이용하여 전기전자제품의 사용시간 연장 및 응용분야 확대를 시도하는 연구가 활발히 수행되고 있다. 압전세라믹스를 이용한 에너지 하베스팅은 진동에너지를 전기에너지로 변환하는 것으로서 압전 특성이 높아야 한다. 일반적으로 압전 세라믹스는 PbO 성분이 들어가므로 환경적 오염 뿐만 아니라 인체에도 영향이 좋지 않으므로 많은 나라에서 이러한 성분을 제한하고 점차적으로 줄어들고 있는 시점에서 PbO를 사용하지 않고 Lead-Free 세라믹를 사용한 연구가 진행되고 있다. 이 논문에서는 일반적인 소결 방법을 이용하여 (Na,K)NbO3 세라믹에 CeO2를 첨가한 압전 세라믹을 제작하였다. 제작된 압전 세라믹스로 에너지 하베스팅 소자를 제작하고, 이 소자로 수확된 에너지로 DC-DC Converter 응용 특성에 대하서 연구하였다. 압전 세라믹스의 좋은 압전 특성을 출력하기 위하여 캔틸레버의 고유 진동수가 진동원의 주파수와 일치하는 공진을 일으켜야 한다. 따라서 구동회로는 주파수원을 찾아 설계하였고, 압전 세라믹스의 진동은 가진기를 이용하여 구동실험을 하였다. 지금까지 나와있던 에너지 하베스팅 회로와 비교하여 그 특성을 분석하고, 시뮬레이션 및 실험을 통하여 검증하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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