• 한국산학기술학회논문지
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• 제17권10호
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• pp.600-608
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• 2016

본 논문은 저전압-고전류 사양을 갖는 전력변환 시스템에 적합한 고효율 인터리브드 방식의 위상천이 풀브릿지 컨버터를 제안한다. 제안하는 컨버터는 1차 측에 '3개의 스위치 브릿지와 2개의 트랜스포머', 2차 측에 '2개의 정류단'으로 구성되어 있다. 2개의 트랜스포머는 각각 동일한 크기의 전력변환을 담당하고, 서로가 위상 차이를 두고 에너지를 전달하는 특징을 갖는다. 이를 통해 기존의 인터리브드 방식의 위상천이 풀브릿지 컨버터 수준의 높은 시스템 안정성을 가지게 된다. 제안하는 컨버터는 기존 컨버터의 효율향상 한계로 작용하였던 lagging-leg 스위치의 하드스위칭 특성을 개선하기 위해 새로운 회로 구조와 제어기법을 적용하였다. 이를 통해 제안하는 컨버터는 기존 컨버터에 비해 하드스위칭 조건을 갖는 스위치의 수를 절반으로 줄였으며, 기존 컨버터에 비해 회로 구성에 사용되는 스위치의 수를 줄여 시스템의 복잡도를 개선하는 효과도 얻었다. 제안하는 컨버터의 특성을 확인하기 위해 본 논문에서는 저전압-고전류 특징을 갖는 3kW 서버용 전원장치 스펙을 이용하여 기존 컨버터와 제안하는 컨버터 시스템을 설계하였고, PSIM 시뮬레이션 툴을 활용하여 두 회로의 동작 특징을 비교하였다.

• 전력전자학회:학술대회논문집
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• 전력전자학회 2006년도 전력전자학술대회 논문집
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• pp.438-440
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• 2006

포항가속기 연구소의 선형가속기와 빔 전송선에는 22개의 솔레노이드 전자석, 38개의 사극전자석 그리고 전자빔의 궤도 조절을 위한 29개의 2극 전자석이 있다. 전자빔의 정밀 제어를 위한 전자적 전원장치는 고정도, 고안정도 출력 특성을 가져야 한다. 이를 위하여 풀-브릿지 4-상한 DC-DC 컨버터 토플로지의 4단 병렬운전을 채택하였다. 전원장치의 입력전압은 직류 40V이고, 최대 출력전류는 직류 50A이며 그리고 스윗칭 주파수는 50 kHz이다. 고정밀, 고안정도 출력전류를 얻기 위하여 입력단의 전원 노이즈 및 전력변환부의 스윗칭 노이즈를 제거하여야 한다. 이를 위하여 채택된 low-pass 필터의 cut-off 주파수는 입력과 출력단 각각 26 Hz와 4.5 kHz 이다. 출력전류에서 전원장치로부처 발생하는 주파수 성분을 완벽하게 제거하였다. 출력전류의 분해능은 1mA 이하이며, 안정도는 10시간 이상 장시간의 경우 +/-15 ppm 이하이고 1시간 이하 단시간의 경우 +/-10ppm 이하이다. 본 논문에서는 풀-브릿지 4-상한 DC-DC 컨버터 토플로지의 4단 병렬운전을 채택한 전자석 전원장치의 구성, 특성 그리고 실험결과에 대하여 기술하였다.

• 전력전자학회:학술대회논문집
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• 전력전자학회 2019년도 전력전자학술대회
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• pp.17-19
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• 2019

본 논문에서는 전기자동차(EV) 충전기용 위상천이 풀브리지(PSFB) 컨버터의 정류기 다이오드 전압 스트레스를 저감하기 위한 새로운 형태의 클램핑 회로를 제안한다. 제안하는 회로는 하나의 커패시터로 구성된 매우 단순한 구조임에도 불구하고, 정류기 다이오드의 전압 스트레스를 큰 폭으로 감소시킨다. 뿐만 아니라, 해당 회로는 프리휠링 구간의 전류를 감소시키며, 출력 인덕터의 사이즈 또한 줄일 수 있다는 장점을 지닌다. 따라서 제안된 컨버터는 정류기 다이오드의 도통손실을 큰 폭으로 저감하여 고효율을 달성할 수 있으며, 간단한 구조의 클램핑 회로와 줄어든 출력 필터 사이즈에 의해서 고밀도화를 달성할 수 있다. 제안된 컨버터의 타당성은 3.3kW, $270-420V_{DC}$의 CC-CV 모드 충전 조건하에서 실험하여 검증되었다.

• 전력전자학회:학술대회논문집
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• 전력전자학회 2010년도 하계학술대회 논문집
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• pp.410-411
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• 2010

풀 브릿지 컨버터는 1차 측과 2차 측이 트랜스포머를 통하여 절연되어 있으며, 이 트랜스포머에 교번으로 전압을 걸어주어 1주기에 2번의 전력을 전달한다. 이러한 전력 전달 과정에서 트랜스포머에 흐르는 자화 전류에 오프셋이 발생할 수 있으며, 이는 효율 감소 및 소자의 파괴를 야기할 수 있으므로 제거하는 것이 바람직하다. 디지털 개발 환경에서 트랜스포머의 자화 전류 오프셋을 줄이고 동특성의 개선을 위하여 예측 제어 방식을 사용한 최대 전류 제어 방식을 제안하고 실험을 통하여 동작을 검증한다.

• 전력전자학회:학술대회논문집
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• 전력전자학회 2013년도 전력전자학술대회 논문집
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• pp.368-369
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• 2013

본 논문에서는 배터리 저장 시스템을 위한 2단 인버터의 동작 특성 해석과 정확한 제어기 설계를 위한 모델링 방법을 제안한다. 한 번에 2단 인버터의 회로 해석 및 동특성 방정식을 유도하는 것은 매우 복잡하고 어렵다. 따라서 2단 인버터를 등가 전류원을 포함하는 양방향 컨버터, 단상 풀 브릿지 인버터로 각각 나누어 회로방정식을 유도한 후, 상태 공간 평균화 방법을 이용하여 소신호 모델을 얻을 수 있다. 제안된 방법의 장점은 2단 인버터의 복잡한 수학과정을 간소화하여 모델링한 점이다. 이를 바탕으로 양방향 컨버터에서는 배터리 입력 전류제어기를 설계하고, 단상 풀 브릿지 인버터에서는 DC-Link 전압 및 계통전류 제어기를 설계하였다. 시뮬레이션과 실험결과를 통해 제안된 방법의 타당성을 검증하였다.

• 전력전자학회논문지
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• 제7권5호
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• pp.443-452
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• 2002

수 백 Watt 급의 통신용 장비 등에 적합하도록 고안된, 직렬 연결된 두 개의 트랜스포머를 갖는 새로운 위상천이 풀 브릿지 컨버터를 제시한다. 제안된 회로의 장점은 넓은 입력 범위를 가지며, 경부하에서도 스위치의 영전압 조건을 보다 쉽게 만족시킬 수 있다는 점, 그리고 작은 출력 변동율을 갖는다는 점 등이다. 뿐만 아니라, 직렬로 연결된 두 개의 트랜스포머가 번갈아 가면서 주 트랜스포머로서의 역할과 출력 인덕터로서의 역할을 함께 수행하므로, 출력측에서는 인덕터없이 필터링이 가능하게 되고, 따라서 고전력밀도의 컨버터를 제작할 수 있게 된다. 모드 해석과 대신호 모델링을 통한 설계식의 유도, 그리고 실험 결과를 보여줌으로써 제안된 컨버터를 검증한다.

• 전력전자학회:학술대회논문집
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• 전력전자학회 2011년도 추계학술대회
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• pp.195-196
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• 2011

본 논문은 높은 승,강압비를 가지는 배터리 충방전용 양방향 풀브리지 컨버터를 제안한다. 기존의 양방향 컨버터는 승강압비가 낮아 밧데리 방전시 발생된 전기에너지를 저항을 통해 방전 시켜서 운전하였다면, 본 논문에서 제안하는 방식은 밧데리 방전시 높은 승압비로부터 높은 DC 링크 전압을 얻어, 이 전압을 이용하여 계통으로 회생시킬 수 있도록 한 양방향 컨버터이다. 양방향 컨버터의 높은 승압비를 얻기 위해서 두 개의 DC-DC 컨버터를 입력 직렬, 출력 병렬 회로 형태로 연결하고, Battery 측을 Interleave 방식을 채택하여 전류 맥동을 줄이고, 높은 승강압비를 얻을 수가 있도록 하여, 배터리의 수명에 영향을 주는 전류리플을 감소하는 효과를 얻는다. 제안된 방식은 시뮬레이션을 통해 증명하였다.

• 전력전자학회:학술대회논문집
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• 전력전자학회 2005년도 전력전자학술대회 논문집
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• pp.445-448
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• 2005

PDP 유지전원단을 위한 고효율을 갖는 새로운 페이지 쉬프트 풀브릿지 컨버터를 제안한다. 제안된 컨버터는 Rectifier로 Voltage Doubler를 사용함으로서, 큰 사이즈의 Output Inductor가 없게 되어 간단한 구조를 가지게 되며 Rectifier Diodes의 전압 스트레스가 출력전압으로 클램핑되어서 스너버회로가 필요없다는 장점을 가지게 된다. 또한 넓은 영전압 스위칭 구간을 가지며, 트랜스포머의 기생성분인 Leakage 인덕터와 Voltage doubler의 캐패시터간의 공진을 이용함으로서 전류가 작은 RMS값을 가지게 되어서 낮은 도통손실과 Rectifier Diode의 전류 스트레스 또한 낮다는 장점을 가지게 된다. 본 논문을 통해 제안된 컨버터의 동작원리와 해석, 실험을 수행하였다.

• 한국산업정보학회논문지
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• 제23권1호
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• pp.43-52
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• 2018

본 논문에서는 유도성 부하를 가지는 위상 변위 풀 브릿지 컨버터(PSFB)의 성능과 다양한 유도성 부하를 갖는 출력 전류의 동적 응답을 향상시키는 새로운 전류 제어 기법을 제안하였다. 누설 인덕턴스 및 유도성 부하를 포함하는 향상된 동적 모델을 사용하였으며, 유도 부하의 변화에 대한 영향을 상세히 분석하였다. 제안된 전류 제어 방식은 위상 여유 사양을 기반으로 설계하였다. 결과적으로 제안된 전류 제어 기법은 기존의 전류 제어 기법과 비교하여 동적 응답을 개선시킬 수 있음을 확인하였다. 설계된 컨트롤러의 성능은 500 A PSFB 컨버터 시스템을 통하여 검증하였다. 이 결과는 초전도 장치와 같이 유도성 부하가 큰 고 전류 애플리케이션에 활용할 수 있다.

• 전력전자학회논문지
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• 제12권5호
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• pp.400-408
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• 2007

본 논문에서의 병렬제어를 이용한 8kW급 대용량 영전압/영전류 풀 브릿지 DC-DC 컨버터의 개발 결과를 보인다. 본 논문에서는 효율적인 시스템 구성을 위해 4-병렬 단위 모듈 운전을 제안한다. 각 단위모듈은 위상 천이 풀 브릿지를 채택하고, ZVZCS 운전을 위해 간단한 보조 회로를 2차측에 추가하였다. ZCS를 위한 보조 회로 동작 로직은 환류 모드 구간에서 1차측 전류를 제거하도록 구현하였다. 또한 병렬 운전시의 출력 전류의 균등 제어를 위해 위상천이로직을 활용한 Charge Control 방식을 적용하였다. 전압 제어기는 DSP TMS320LF2406을 활용하여 4 모듈의 출력전류 및 출력전압을 A/D로 입력받아 구현하였다. 개발된 컨버터는 차량에 설치되는 고속 발전기용 전력 변환기에 장착되었으며, 구축된 모니터링 시스템으로 고속 발전기의 실제 운전 조건에서 데이터를 획득하여, 분석을 통해 그 성능을 입증하였다.