• 전력전자학회논문지
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• 제27권1호
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• pp.26-32
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• 2022

This paper proposes a power system that includes a 120k W fuel cell DC-DC converter (FDC) and 30 kW bidirectional DC-DC converter (BHDC) for a 150 kW fuel-cell vehicle. With a high DC link voltage of 800 V, the efficiency and power density of the power electronic components are improved. Through the modular design of FDC and BHDC, electric components are shared, resulting in reduced mass production costs. The switching frequency of 30 kHz of full SiC devices and optimal design of coupled inductor reduce the volume, achieving a power density of 8.3 kW/L. Furthermore, a synergetic operation strategy using variable limiter control of FDC and BHDC was proposed to efficiently operate the fuel cell vehicle considering the fuel cell stack efficiency according to the load. Finally, the performance of the prototype was verified by Highway Fuel Economy Driving Schedule testing, EMI test, and the linked operation between FDC and BHDC. The full load efficiencies of the FDC and BHDC prototypes are 98.47% and 98.74%, respectively.

• 전력전자학회논문지
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• 제21권4호
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• pp.335-342
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• 2016

This paper proposes an energy storage-assisted, series-connected module-integrated power conversion system that integrates a photovoltaic power conditioner and a charge balancing circuit. In conventional methods, a photovoltaic power conditioner and a cell-balancing circuit are needed for photovoltaic systems with energy storage devices, but they cause a complex configuration and high cost. Moreover, an imbalanced output voltage of the module-integrated converter for PV panels can be a result of partial shading. Partial shading can lead to the fault condition of the boost converter in shaded modules and high voltage stresses on the devices in other modules. To overcome these problems, a bidirectional buck-boost converter with an integrated magnetic device operating for a charge-balancing circuit is proposed. The proposed circuit has multiple secondary rectifiers with inductors sharing a single magnetic core, which works as an inductor for the main bidirectional charger/discharger of the energy storage. The secondary rectifiers operate as a cell-balancing circuit for both energy storage and the series-connected multiple outputs of the module-integrated converter. The operating principle of the cell-balancing power conversion circuit and the power stage design are presented and validated by PSIM simulation for analysis. A hardware prototype with equivalent photovoltaic modules is implemented for verification. The results verify that the modularized photovoltaic power conversion system in the output series with an energy storage successfully works with the proposed low-cost bidirectional buck-boost converter comprising a single magnetic device.

• 전력전자학회:학술대회논문집
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• 전력전자학회 2014년도 전력전자학술대회 논문집
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• pp.443-444
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• 2014

Using the ESS(Energy Storage System) as a UPS(Uninterruptible Power Supply) is being studied recently. When the system is operating at UPS mode in integrated ESS and UPS system, the grid supplying power is disconnected and power from PV generation and battery are supplying to load. Operating in UPS mode, when PV generation power is diminished by partial or total clouded situation, DC-link voltage fluctuates. The fluctuation of DC-link voltage influences the load and system as sensitive loads may malfunction. This paper suggests the DC-link ripple voltage compensation algorithm in bi-directional converter. The algorithm stabilize the DC-link and load voltage.

• 전력전자학회:학술대회논문집
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• 전력전자학회 2015년도 추계학술대회 논문집
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• pp.50-51
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• 2015

본 논문에서는 다수의 PV-부스트 컨버터를 입력으로 하는 계통연계형 풀브리지 인버터의 DC링크 커패시터간 전압 균등화 방법을 제안한다. 다수의 PV가 입력으로 연결된 인버터의 경우 각 PV의 부분 그늘짐 현상과 같은 조건에 따라서 최대 전력점이 달라질 수 있다. 각각의 PV와 연결된 부스트 컨버터의 출력 은 인버터의 DC링크 커패시터로서 각각이 직렬로 연결되는데 각 전압 분배는 PV의 입력에 따라 결정되게 된다. PV의 발전조건이 바뀌어 부스트 출력전압 편차가 극심해져서 더 이상 부스트 컨버터로서의 역할을 할 수 없는 조건이 갖춰진다면 PV에서의 안정적인 발전을 기대할 수 없을 것이다. 또한 DC링크 커패시터 간 전압의 불균형은 시스템을 설계함에 있어서 소자의 더 넓은 범위에서의 동작조건을 만족시켜야 하기 때문에 효율 면에서 나쁜 영향을 미치게 된다. 시뮬레이션을 통해서 DC링크 커패시터 간 전압 균등화 방법을 검증하였다.

• 전력전자학회:학술대회논문집
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• 전력전자학회 2015년도 추계학술대회 논문집
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• pp.129-130
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• 2015

본 논문에서는 연료전지 스택진단용 양방향 컨버터의 설계 및 제어기법을 제안한다. 스택진단용 컨버터는 교류전류 제어를 위한 양방향 DC/DC 컨버터를 사용하였으며 컨버터의 전류를 교류로 제어하기 위한 전류 제어기법이 요구된다. 정확한 전류 제어를 위해 d-q 변환을 통해 전류 제어를 수행하였다. 본 논문에서 사용한 제어기법을 통해 넓은 입력전압 범위에서도 충전, 방전으로 연료전지에 교류 전류를 공급하여 연료전지의 전압 변화를 확인함으로써 연료전지 스택의 상태를 진단할 수 있다. 제안하는 컨버터의 제어기법에 대한 타당성은 PSIM 시뮬레이션을 통해 검증하였으며 1.5kW급 스택진단용 양방향 DC/DC 컨버터의 설계 기법을 제안하였다.

• 전력전자학회:학술대회논문집
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• 전력전자학회 2010년도 추계학술대회
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• pp.169-170
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• 2010

본 논문에서는 전기자동차(Electric Vehicle, EV)의 주요 에너지 공급원인 배터리를 안정적으로 충 방전하기 위한 모드 전환 기법을 제안한다. 제안된 모드 전환기법의 타당성을 검증하기 위해 일반적으로 차량 시스템에 사용되는 다상 방식의 양방향 컨버터를 이용하여 시뮬레이션을 수행하였다. 또한, 컨버터의 전류제어는 각 상의 인덕터 전류에 대해 평균전류모드제어(Average Current Mode Control) 방법을 적용하여 제어하였다.

• 전력전자학회:학술대회논문집
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• 전력전자학회 2018년도 추계학술대회
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• pp.201-202
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• 2018

본 논문에서는 넓은 범위의 입력전압에서의 빠른 응답속도를 가진 고승압 양방향 컨버터를 제안한다. 제안하는 시스템은 2대의 Buck컨버터와 SRC(Seris Resonant Covnerter)로 구성된 3-stage 구조이며, 고승압이 가능하고 넓은 입력전압 범위에서 고효율을 성취할 수 있다. 또한 제안하는 컨버터는 모든 전압범위에서 빠른 응답속도로 제어를 하며 CC(Constant Current), CV(Constant Voltage), CP(Constant Power) 및 Pulse 동작을 수행한다. 제안하는 양방향 컨버터의 1.8kW급 시작품으로 실험을 통하여 타당성을 검증하였고, 최고효율 96%, 정격효율 90.8%를 달성하였다.

• 전력전자학회:학술대회논문집
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• 전력전자학회 2020년도 전력전자학술대회
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• pp.306-307
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• 2020

본 논문에서는 고전압-저전압 간 인터페이스에 활용되는 절연형 양방향 컨버터를 분석한다. 양방향 컨버터의 가능한 토폴로지 및 실제 구현시 발생할 수 있는 문제점 및 해결방안을 고찰하고 이를 시뮬레이션으로 검증한다.

• 전력전자학회:학술대회논문집
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• 전력전자학회 2013년도 추계학술대회 논문집
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• pp.101-102
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• 2013

본 논문은 dual half bridge converter와 full-bridge converter가 결합된 절연형 양방향 컨버터를 제안하였다. 기존의 전류원 컨버터는 스위치가 턴-오프 시 전압 스파이크 문제가 발생한다. 이와 같은 문제를 해결하기 위해 절연형 양방향 컨버터에 공진 커패시터와 공진 인덕터를 추가하였다. 추가된 공진 소자들에 의해 준공진이 발생하고 이를 이용하여 스위치의 zero voltage switching (ZVS)조건을 충족시킬 수 있다. 그 결과 제안된 컨버터의 모든 스위치는 소프트 스위칭을 달성하고 전압 스파이크 문제를 해결 할 수 있다. 이를 이론적인 분석과 시뮬레이션을 통해 검증하였다.

• 전력전자학회:학술대회논문집
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• 전력전자학회 2007년도 하계학술대회 논문집
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• pp.256-258
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• 2007

A charge equalization converter with parallel-connected primary windings of transformers is proposed in digest. The proposed work effectively balance the voltage among Lithium-Ion battery cells despite each battery cell has low voltage gap compared with its SOC. The principle of the proposed work is that the equalizing energy from all battery strings moves to the lowest voltage battery through the isolated dc/dc converter controlled by the corresponding bi-directional switch. In this digest, a prototype of four Lithium-Ion battery cells is optimally designed and implemented, and experimental results show that the proposed method has excellent cell balancing performance.