본 논문에서는 넓은 전압 변동을 가지는 에너지 저장장치의 효율을 높이기 위한 새로운 스위칭 기법을 제안한다. 배터리 입출력 전류리플을 줄이기 위하여 3상 인터리브드 방식을 사용하였다. 중부하시 배터리 전압 크기와 부하 변동에 따라 주파수를 가변하여 출력 전력을 제어한다. 그리고 경부하시 스위칭 주파수를 고정하고 듀티를 제어하여 출력 전력을 제어한다. 제안하는 스위칭 기법을 적용한 시스템의 시뮬레이션을 통해 타당성을 검증한다.
본 논문에서는 전 영역 ZVS가 가능한 양방향 3상 절연형 인터리브드 DC-DC 컨버터의 제어방법에 대해 서술한다. 3상 절연형 인터리브드 DC-DC 컨버터는 모든 스위치가 ZVS동작을 하여 높은 효율을 갖고 3상 구조를 채택하여 전류경로의 분산을 통한 전력전달 능력의 증대 효과 및 입력전류 리플 크기를 줄여주는 인터리브드 효과를 갖는다. 승압/강압 능력이 있는 부스트/벅 컨버터의 구조는 낮은 권선비의 변압기로 높은 승압/강압 전력변환, 에너지원과 부하 사이에 절연이 가능한 구조이며, 인터리브 동작이 이루어짐에도 불구하고 3상을 각각 제어하지 않고 배터리의 전압전류와 출력전압만을 입력받아 벅모드와 부스트 모드 모두 전압, 전류제어를 수행함으로서 시스템의 간략화가 가능하였다. 따라서 본 논문에서는 제안된 DC-DC컨버터의 제어기를 구성하고 실험을 통해 확인하였다.
본 논문은 커플드 인덕터를 활용한 인터리브드 벅-부스트 전압밸런서를 제안한다. 기존 인터리브드 벅-부스트의 경우 부하 전류 리플을 줄이기 위해 다수의 자성소자를 사용하여 부피가 커지는 단점이 존재한다. 제안하는 방식은 기존 토폴로지에 비해 자성소자 수 및 인덕턴스를 줄일 수 있어 전체 토폴로지의 부피가 작아지는 이점을 갖는다. 본 논문에서는 인터리브드 벅-부스트 형 전압밸런서를 위한 커플드 인덕터 설계 사항 및 이점들을 제시한다.
The Journal of the Korea institute of electronic communication sciences
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v.15
no.5
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pp.889-896
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2020
In general, there are various types of boost converters such as Boost converters, Buck-Boost converters, Flyback converters, Push-Pull converters, etc. Among them, Boost converters are the most widely used and step up converters in a very simple form. However, Boost converter has DCM mode operation, big ripple problem and RHPZ problem. In order to solve these problems, a converter to which the new topology was applied was presented, but among them, the KY converter improved the Boost converter's DCM mode operation, the big ripple problem and the RHPZ problem. However, the conventional KY converter has a drawback that the voltage gain is relatively lower than that of the Boost converter. Therefore, in this paper, we proposed a new KY converter that solves the problem of low voltage gain while having the advantages of the conventional KY converter.
Lee Hee-Chang;Park Sung-Jun;Park Soo-Sik;Moon Chae-Joo;Lee Man-Hyung;Kim Jong-Dal
The Transactions of the Korean Institute of Power Electronics
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v.9
no.5
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pp.457-466
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2004
In this paper, a modified converter is presented and analyzed to use as a photovoltaic converter. And also a new parallel driving scheme is proposed to increase output power and to reduce the output voltage ripple. The ratio of the output to the input voltage of the modified converter is equal to that of the boost converter. The difference between both converters is the composition of output terminal. Owing to the discrepancy, a working voltage of the output capacitor of the modified converter becomes lower, thus the capacitance value of the capacitor can be smaller than that of the boost converter. The proposed parallel driving is based on the modified converter and a current-mode-control method. It gives a good solution for alleviating the current sharing unbalance problem of conventional parallel operations. It reduces the output voltage ripple by means of increasing the equivalent switching frequency without additional switching losses. The validity of the proposed parallel driving strategy is verified through computer-aided simulations and experimental results.
Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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v.17
no.6
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pp.715-720
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2016
This paper proposes a PWM (Pulse Width Modulation) voltage mode DC-DC step-up converter for portable devices. The converter, which is operated with a 1 MHz switching frequency, is capable of reducing the mounting area of passive devices, such as inductor and capacitor, and is suitable for compact mobile products. This step-up converter consists of a power stage and a control block. The circuit elements of the power stage are an inductor, output capacitor, MOS transistors Meanwhile, control block consist of OPAMP (operational amplifier), BGR (band gap reference), soft-start, hysteresis comparator, and non-overlap driver and some protection circuits (OVP, TSD, UVLO). The hysteresis comparator and non-overlapping drivers reduce the output ripple and the effects of noise to improve safety. The proposed step-up converter was designed and verified in Magnachip/Hynix 0.18um 1-poly, 6-metal CMOS process technology. The output voltage was 5 V with a 3.3 V input voltage, output current of 100 mA, output ripple less than 1% of the output voltage, and a switching frequency of 1 MHz. These designed DC-DC step-up converters could be applied to the Personal Digital Assistants(PDA), cellular Phones, Laptop Computer, etc.
The Transactions of the Korean Institute of Power Electronics
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v.12
no.1
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pp.27-36
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2007
This paper proposes a current control scheme of the PWM converters under nonideal source voltage conditions such as unbalance and distortion. For the distorted source voltage, the harmonic current controllers are introduced to the conventional current controller. These control loops can eliminate the 5th and 7th order harmonics which are hardly to be done by using filters. For the unbalanced source voltage, a negative sequence current controller is introduced either to reduce the DC-link voltage ripples or to eliminate the source current unbalance. Experimental results show the validity of the proposed control scheme.
Journal of the Korea Institute of Information and Communication Engineering
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v.17
no.5
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pp.1187-1195
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2013
Photovoltaic inverters should always track the maximum power of solar cell arrays in operation. Also, they should be irrespective of the maximum power point voltage of a wide range of solar cells in tracking the maximum power point. If the current ripple of solar cells occurs, the function of maximum power point tracking drops, and normal tracking is difficult when solar radiation or the maximum power point changes. To solve this problem, this paper proposed a new maximum power point tracking algorithm with high efficiency and an algorithm to reduce the current ripple of solar cells. According to the results from the test on 4KW grid-connected PV inverter, the efficiency of maximum power point tracking and inverter output and the total harmonic distortion of inverter output current showed 99.97%, 97.5% and 1.05% respectively. So, the inverter showed excellent performance, and made possible stable maximum power point tracking operation when the solar radiation rapidly changed from 100% to 10% and from 10% to 100% for 0.5 seconds.
배터리를 사용하는 하이브리드 시스템의 확장으로 인하여 2차 전지를 활용할 수 있는 양방향 컨버터의 사용이 증가하고 이에 대한 연구의 필요성 또한 증가하고 있다. 기존 비절연형 단방향 컨버터는 인덕터의 전류와 부하단 캐패시터의 전압을 변수로 지정하고 고정 전원과 고정부하를 대입하여 모델링에 적용했지만, 실제 사용되는 양방향 컨버터의 동작과는 차이가 있다. 또한 이상적인 전원과는 달리 배터리의 단자전압은 SOC 및 충방전 상태에 따라 전압 변동이 일어나고 컨버터의 스위칭 동작에 의해 전압 리플이 발생하기 때문에 제어기를 설계하기 위해서는 이를 반영하여 해석하는 것이 필요하다. 본 논문에서는 비절연형 양방향 컨버터의 양쪽에 부착된 캐패시터가 모두 변수로 적용된 전달함수와 이를 이용하여 설계된 제어기를 제안한다. 컨버터 모델링에 State-Space Averaging 방법을 사용하여 양방향 컨버터의 소신호 분석을 하였고, 충전 모드와 방전 모드 일때 전달함수를 각각 구하였다. 앞서 구한 전달함수를 이용하여 pole/zero 분석을 통해 PI 제어기 설계를 하였고, 주파수 분석을 통해 안정성을 확인하였다.
PMSM 구동을 위한 PWM 인버터에서는 DC 링크의 단락으로 인한 스위칭 소자의 파괴를 방지하기 위하여 인버터에 데드타임을 적용하며, 이는 인버터의 출력 전압과 전류 왜곡, 토크 리플을 일으키는 원인이 된다. 이러한 문제를 해결하기 위해 파라미터 변화에 무관한 데드타임 보상기법이 제안되며 제안된 기법의 타당성이 시뮬레이션을 통해 입증된다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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