본 연구는 새로운 영전압, 영전류 스위칭 Forward 컨버터에 관한 것으로 종래의 하드 스위칭(Hard-Switching) Forward 컨버터에 있어서 Turn-off 및 Turn-off시 발생되는 스위칭 손실 및 출력 다이오드 역회복 특성에 따른 손실증가와 스위칭시 발생되는 기생진동을 Forward 컨버터에 있어서 1차측 주 스위칭소자 및 2차측 출력 정류다이오드와 병렬로 무손실 스너버를 적용함으로써 Forward 컨버터의 1차측 스위칭 소자의 Turn-off 및 Turn-on시 영전압, 영전류 스위칭을 이룰 수 있고, 출력 정류다이오드도 영전압, 영전류 스위칭 됨으로 다이오드의 역회복손실 및 기생 진동에 따른 EMI(Electro-Magnetic Interference)를 줄일 수 있는 무손실 스너버 적용 영전압, 영전류 스위칭 Forward 컨버터에 관한 것이다.
본 논문에서는 영전류 모드로 진입한 zero voltage transition(ZVT) interleaved bi-direction low voltage DC-DC converter(IB-LDC)의 도통 손실을 최소화하기 위한 위상 제어가 제안된다. IB-LDC의 출력단 배터리가 완충되어 영전류 모드로 진입하면 IB-LDC의 입 출력 평균 전류는 0[A]로 감소하지만 보조 회로 전류는 기존의 설계 값에 의해 감소하지 않아 지속적인 도통 손실을 일으킨다. 따라서 본 논문에서는 영전류 모드로 진입한 IB-LDC의 보조 회로에 ZVT 조건을 만족시키는 공진 전류만 흐르도록 하여 도통 손실을 최소화하는 위상 제어를 제안하였다. 또한 PSIM simulation 및 실험을 통해 증명하였다.
기존의 부스트 컨버터에 보조 스위치와 다이오드, 공진 인덕터와 공진 커패시터를 추가하여 소프트 스위칭을 위한 보조회로가 포함된 새로운 구조의 태양광 발전용 부스트 컨버터를 제안하였다. 공진 인덕터에 의해 스위치의 턴 온 시 영전류 스위칭을 하고, 공진 커패시터에 의해 스위치 턴 오프 시 영전압 스위칭을 함에 따라 스위칭 손실을 줄일 수 있다. 제안된 회로의 동작모드를 분석하고, 제안된 회로의 검증을 위해 PSIM 시뮬레이션을 통해 모의실험 하였다.
In this paper, soft switching bidirectional DC-DC converter is proposed. The proposed topology is added two auxiliary switches, two resonant capacitors and one resonant inductor to convectional bidirectional DC-DC converter. Therefore, this proposed topology can reduce switching loss of each power switch by ZVS (Zero Voltage Switching) and ZCS (Zero Current Switching). We have performed mode analysis, simulation and experiment for the proposed topology.
The conventional three-level high frequency phase-shifted dc/dc converter has a disadvantage that a circulating current flows through transformer and switching devices during the freewheeling interval. Due to this circulating current and RMS current stress, conduction losses of transformer and switching devices increases. To alleviate these problems, we propose an improved three-level Zero Voltage and Zero Current Switching (ZVZCS) dc/dc converter using a tapped inductor, a snubber capacitor and two snubber diodes attached at the secondary side of transformer. The proposed ZVZCS converter is verified on a 10 kW, 30kHz experimental prototype.
무전극 램프의 점등은 램프 양단에 고주파를 갖는 고전압을 인가해야 한다. 종래의 무전극 램프의 구동 회로로 선형 증폭기가 이용되어져 왔으나, 낮은 에너지 변환 효율로 인해 PWM 스위칭 방식의 인버터로 교체되고 있다. 그러나 고주파 스위칭시 인버터의 스위칭 소자에서 스위칭 손실의 증가 및 노이즈 발생의 문제로 인해 PWM 인버터는 고주파 동작이 제한된다. 이러한 문제점을 해결하기 위해 영전압 스위칭 기술을 PWM 인버터에 적용하여 고주파 스위칭이 가능하게 하고, 또한 스위칭 손실과 노이즈 발생을 줄일 수 있다. 본 논문에서는 무전극 램프 구동회로로 영전압 스위칭 고주파 인버터에 대하여 동작 해석과 설계 지침 제시하였다. 또한, 실험을 통하여 해석된 결과의 타당성을 확인하였다.
This paper proposes a soft switching boost converter with an auxiliary resonant circuit. The auxiliary resonant circuit is added to a general boost converter and that is composed of one switch, one diode, one inductor and two capacitors. The resonant network helps the main switch to operate with a zero voltage switching(ZVS) and auxiliary switch also operates under the zero voltage and zero current conditions. The soft switching range is extended by the auxiliary switch and it is possible to control the proposed converter with a pulse width modulation(PWM). The ZVS and ZCS techniques make switching losses decreased and efficiency of the system improved. A theoretical analysis is verified through the simulation and experiment.
이 논문에서는 단일 스위치를 사용하여 영전류 또는 영전압 스위칭 하는 부스트 컨버터를 기술하였다. 제안된 토폴로지는 소프트스위칭 함으로써 IGBT소자의 스위칭 손실을 감소시킬 수 있다. 이에 따라 수동소자의 크기와 무게를 줄일 수 있다. 모드 해석을 근거로 하여 실제적인 고려되어야할 설계를 제시하였다. 컨버터 토폴로지 동작원리를 설명하고 PSIM 소프트웨어 설계를 통하여 시뮬레이션 결과를 확인하였다. 제안된 컨버터의 성능은 30kHz에서 동작하는 1kW(400V, 2.5A) 실험실수준 레벨에서 증명하였다.
The main objective of this paper is to increase the efficiency, to eliminate the harmonics wave and to acomplish the zero voltage regulation of the output voltage. To accomplish the goal, DC-to-DC converter model with ERS(Energy Recovery Snubber) is developed. And, to realize the detail purpose, we are used ZVS soft switching snubber, ripple steering filter and, function control law etc.. So, we presented to show superior operation of this convertor with the zero voltage regulation function.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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