본 논문에서는 하이브리드 자동차용 보조전원 공급이 목적인 DC-DC Converter에 대하여 기술하였다. DC-DC Converter는 차량 내의 헤드램프, 오디오, 각종 ECU등 전기/전자 부하에 전력을 공급하며 또한 12V 보조 배터리를 충전하는데 사용된다. 고주파 동작 조건하에서 유기되는 전자파 노이즈와 스위칭 손실을 저감하기 위하여 컨버터 토폴로지로 위상천이 영전압 풀브리지 방식을 적용하였으며 제어기의 용이한 보상 및 안정된 시스템 응답 특성을 위하여 슬로프 보상이 포함된 전류 모드 제어방식을 사용하였다 정전압/정전류 충전 제어 방식은 전기부하에 안정적인 전원공급과 보조 배터리의 안정적인충전을 보장한다. 초기의 회로 파라메타 설정 및 하드웨어 디버깅을 위하여 시뮬레이션 툴로 PSIM 6.0을 사용하였으며. DC-DC Converter에서 스위칭 소자의 발열문제는 Thermo Tracer 장비를 사용하여 개선하였다.
본 논문에서는 정류용 브릿지 다이오드가 없는 고효율 하프 브릿지 AC-DC 컨버터를 제안한다. 제안하는 컨버터는 비대칭 펄스 폭 변조 방식의 하프 브릿지 DC-DC 컨버터와 정류용 브릿지 다이오드가 없는 역률 개선 회로가 통합된 회로 구조를 지닌다. 제안하는 컨버터는 정류용 브릿지 다이오드를 사용하지 않고 교류 입력 전압으로부터 절연된 직류 출력 전압을 공급한다. 간단한 회로 구조와 함께 도통 손실을 줄일 수 있다. 또한 스위칭 소자들의 영전압 스위칭을 통하여 스위칭 손실을 줄일 수 있다. 두 개의 직렬 연결된 트랜스포머를 구비함으로서 프로파일을 낮추고 전력밀도를 높일 수 있다. 250 W (48 V / 5.2 A) 회로 설계 및 실험을 통하여 제안된 컨버터의 성능을 $90 \;V_{rms}$ 교류 입력 전압에 대하여 입증하였다.
본 논문은 상이한 누설인덕턴스를 가진 두 개의 변압기를 이용하여 전류불균형을 개선한 하프브리지 LLC 공진형 컨버터를 제안한다. 제안된 컨버터는 변압기의 누설인덕턴스와 자화인덕턴스 및 공진커패시턴스를 이용하여 공진하고, 넓은 부하영역을 가지며, 경부하에서도 영전압스위칭 조건을 만족한다. 직/병렬로 연결된 두 개의 변압기는 동작모드에 따라 변압기 또는 공진인덕턴스로써 교대로 동작하고, 변압기 2차측에는 누설인덕턴스를 이용하므로 별도의 출력 필터인덕턴스가 필요하지 않다. 또한 제안된 컨버터는 두 변압기의 상이한 누설인덕턴스와 하프브리지 스위치의 비대칭 펄스폭변조를 이용하여 2차측 정류다이오드의 전류불균형 문제를 개선한다. 본 논문에서는 제안된 컨버터의 동작원리를 모드별로 설명하고 프로토타입 컨버터의 설계 예를 제시한다. 제안된 컨버터의 우수한 성능을 입증하기 위하여 설계된 프로토타입의 회로파라미터로써 프로토타입 컨버터를 제작하고 실험하였다. 제안된 컨버터의 우수한 성능을 실험결과를 통하여 보인다.
The Clamp Mode(CM) Forward Zero Voltage Switching Multi Resonant Converter(ZVS-MRC) with self-driven synchronous rectifier in studied. The loss at the synchronous rectification stage of the converter is analyzed using MOSFET linear model and is compared with the loss at the conventional schottky diode rectification stage of the converter. From the results of the analysis, it is known that the use of MOSFETs as a synchronous rectifier reduces the loss at the rectification stage over the whole load range comparing the use of schottky diodes as a conventional rectifier in the converter. In order to verify the validity of the analysis, we have built a 33W(3.3V/10A) CM Forward ZVS-MRC with self-driven synchronous rectifier, in which switching frequency is 1MHz, and tested. From the experimental results, it is known that the synchronous rectification achieved about 1W improvement in the loss at the rectification stage and about 3% in the efficiency at the converter as compared with the conventional schottky diode rectification.
고효율 고전력 밀도를 제공하는 공진형 컨버터에 있어서 스위치에 걸리는 전압 스트레스는 입력전압의 4∼5배 정도여서, 높은 정격의 소자를 필요로 하기 때문에 전도손실을 증가시킨다. 본 논문에서는 이러한 문제점을 해결하기 위해 제안했던 교번으로 동작하는 포워드 다중공진형 컨버터에 적용한 회로 형태를 다른 컨버터에 적용한 예를 제시하였다. 그리고 제안한 AT포워드 다중공진형 컨버터의 루프 이득 특성을 알아보기 위해 HP4194A 네트워크 해석기를 이용해 실험적으로 측정한 결과에 대해 고찰하였다.
본 논문에서는 LCD TV의 인치에 따라 다르게 적용되는 기존의 전원 구동 분리형 시스템과 전원 구동 IP 시스템을 검토하여, 두 시스템의 장점만을 모아 LCD TV 전원 시스템의 표준화가 가능한 새로운 방식의 구동 전원 통합 시스템을 제안한다. 제안 시스템은 가격 및 효율이 우수한 2단 구성으로 이루어져 있고, 안전규격을 만족하기 위하여 EMI측면에 유리한 1:1 Trans.를 사용하였다. 인버터 부의 최적 동작을 위해 인버터 구동신호의 주파수와 시비율을 고정하고 펄스 개수를 제어하는 Pulse Count Modulation(PCM)방식을 채용 하였다. 제안 시스템의 인버터단은 전 부하 범위에서 영전압 스위칭이 가능하여 스위치의 발열이 우수하고, 별도의 전류 평형 Trans.가 필요치 않으므로 Balance Coil의 삭제가 가능하다. 이로 인해 신뢰성이 높은 제품 구성이 가능하고, PCB Size 축소 및 제품 제작 단가가 낮아지는 장점을 갖는다. 최종적으로 제안 시스템을 기존 시스템과 비교 및 실험적 검증을 통하여 제안 시스템의 그 우수성을 확인한다.
A new mode of parallel operation of a modular 3-phase AC-DC Flyback converter for high power factor correction along with tight regulation is presented in this thesis. The converter offers input/output transformer isolation for safety, a unity input power factor for minimum reactive power, high efficiency and high power density for minimum weight and volume. Compared with previously developed 3-phase two-stage power converter, the advantage of the proposed converter does not require expensive high voltage and high current devices that are normally needed in popular boost type 3-phase converter. In this paper, a detailed small signal analysis of the modular 3-phase AC-DC flyback converter is provided for control purposes and also experimental results are included to confirm the validity of the analysis.
This paper presents development of 6kw ZVS(Zero Voltage Switching) boost converter by 4-parallel operation. To realize a high capacity converter with 6 kw, 4-parallel operation of 1.5kW unit module is proposed in this paper. To meet high ratio input to output voltage, isolated type booster converter is designed. To achieve ZVS operation of 4-switches of full bridge and protect a voltage overshoot caused by switch turn-off, simple active-clamp circuit is applied to the primary side. For parallel operation of 4-modules, master-slave control method is proposed to achieve input current sharing of 4-unit converter modules accurately. For performance tests, simulation is carried out. Also, load and experimental tests of the developed booster converter, 230Vdc/6kW, are carried out under various conditions. For field tests, the developed converter is applied for boosting a battery power to high DC_link voltage for a VSI inverter which starts a micro-turbine(MT) installed in vehicle and it's performance is verified through high speed motoring a MT up to tens of thousands of rpm.
액정표시장치(LCD; Liquid Crystal Display)는 표현된 정보를 가시화하기 위해 램프의 백라이트가 필수적인데 대부분 부피가 작고 효율과 휘도특성이 좋은 냉음극 방전램프가 사용된다. 램프는 고압으로 구동되며 높은 전압을 얻기 위해 일반적으로 권선 변압기를 사용한다. 그러나 권선 변압기의 경우 자체의 철심이나 권선의 손실로 인하여 출력 효율의 한계가 있으며, 고압을 위해 감긴 코일은 부피를 크게 하며 무겁게 만든다 이를 해결하기 위해 변압기 자체 손실을 줄이고 소형화가 가능하며 높은 승압비을 가진 PAN-PZT계의 적층형 압전 변압기를 제작하였다. 또한 회로의 손실을 줄이기 위한 영전압 스위칭(ZVS; Zero Voltage Switching)과 그리고 LCD패널과 인버터의 불필요한 간섭현상(EMI; Electro-Magnetic Interference)을 줄일 수 있으며 소형화가 가능한 하프 브리지형 압전 인버터를 설계하였다.
This paper proposes a constant frequency controlled zero voltage switching method that can reduce switching losses caused by emf on inductance in DC motor. The zero voltage switching method is used more than a zero current switching method because of reducing switching losses by capacitance of depletion region of MOSFET. To simplify the controller circuit, we propose constant frequency controlled zero voltage switching method in the paper. The control method is more stable than a variable frequency control method because it can optimize bandwidth of a closed-loop and reactances. Therefore, we construct a constant frequency controlled zero voltage switching converter and improve zero switching losses in high switching frequency. In the process, we can control low-losses in full range on variable voltage and load. We simulate the proposed converter with P-SPICE and compare results obtained through the experiment.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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