본 논문에서는 DC-DC 컨버터에 적합한 퍼지제어기를 제안하였고, 이는 제어 파라메터의 변화가 심한 경우 기존의 선형 제어로는 만족할 수 없는 성능을 달성하기 위해서이다. 제안된 퍼지제어기는 범용으로 어떠한 DC-DC 컨버터 토폴로지(topologies)에도 적용할 수 있다. 퍼지 제어기 실행은 지존의 오차와 오차의 변화량에 의존하는 방식보다는 주요 상태변수를 이용하는 방식을 사용하였으며, 이는 DC-DC 컨보터의 경우 매우 효과적으로 작용하여 기존의 제어기보다 빠르고 안정적인 소신호응답 및 더욱 향상된 대신호응답을 보장하였다.예로서 부스트(boost) 컨버터에의 적용시 그 시물레이션 결과는 향상된 제어 가능성을 보여주고 있다.
In this study, a bidirectional DC-DC converter for idle stop and go (ISG) is developed to reduce fuel consumption. A three-phase non-isolated half-bridge converter is selected through a design method by considering efficiency and volume. According to the state of charge of the batteries at both the low-voltage and high-voltage sides, buck mode, which charges a low-voltage battery from the generated motor energy, and boost mode, which provides power to the motor from the low- and high-voltage battery sides, are required in the ISG system. Hence, an autonomous and seamless bidirectional control method using a variable current limiter is proposed for mode change. A 1.8 kW engineering sample of the proposed converter has been built and tested to verify the validity of the proposed concept. The maximum efficiencies, including gate driver and control circuit losses, are 96.4% in charging mode and 96.1% in discharging mode.
본 논문은 비상전원 공급장치를 위한 넓은 입력전압 범위를 갖는 DC/DC 컨버터를 제안하고 그 설계 및 제작에 대하여 기술한다. 컨버터의 입력전압은 30V~400V이며 출력전압은 48V로, 2단 구성의 컨버터를 제안한다. 제안된 컨버터는 벅부스트 컨버터와 소프트 스위칭 특성을 갖는 LLC 공진 컨버터로 구성되며 LLC공진 컨버터는 고정주파수로 동작하며 벅부스트 컨버터에서 제어동작을 수행하여 제어를 단순화한다. 모의실험을 통해 설계된 회로를 검증하고 실제 300W급의 세트를 제작하여 그 성능을 검증한다.
대용량 전력변환기기인 멀티-레벨 컨버터는 전동기구동시스템 및 유연송전시스템 등에 널리 사용되고 있다. 이중 H-Bridge 컨버터는 캐스캐이드 형태를 사용하여 멀티-레벨로의 확장이 용이한 장점으로 인해 shunt형 기기로 점차 응용이 확대되고 있다. 정상 상태에서 대략 0.7∼0.8의 변조지수 범위에서 작동한다. 고변조지수에서는 부스트 벡터인 zero vector가 인가되지 않아도 DC-link 전압은 일정하게 유지된다. 이것은 3-레벨 컨버터의 여러 벡터 중 zero vector 이외에도 또 다른 boost vector가 존재한다는 것을 의미한다. 본 논문은 boost vector의 원리를 살펴보고 3레벨 컨버터에서 zero vector와 또 다른 boost vector와의 차이점을 고찰하였다. 또한 본 논문은 두 토폴로지의 충전 전류와 커패시터 전압을 해석하고 비교한다 이 전압과 전류는 스위칭 상태와 기준전압과 관련되어 있고 이것을 이용하여 각 커패시터의 충전전류와 전압리플에 대한 계산 방법을 제안하였고 다양한 DC-Link 전압제어 방법을 시뮬레이션을 통해 비교하였다.
본 연구에서는 고역률로 동작하면서 입력전류의 고조파성분을 크게 억제시키는 AC/DC 스위치모드 콘버어터의 기본적인 동작을 해석하고, 이를 기초로 수학적모델을 도출하여 전체 회로의 동작을 나타내는 모의실험방법을 제시한다. 제시된 모의실험모델로써 필터나 부스트인덕터 등의 회로구성요소의 정격을 결정하거나 정상 및 고장 운전조건하에서의 동작을 해석할 수 있음으로써 전체회로의 설계기준을 정할 수 있을 것이다. 모의실험결과가 실제 실험결과와 거의 일치함을 보임으로써 제시한 모의실험모델의 타당성을 입증하였다.
본 논문에서는 열전에너지 하베스팅을 위한 저전압 DC-DC 부스트 변환기를 설계하였다. 설계된 변환기는 열전소자의 작은 출력전압으로부터 시동회로를 통해 일정 전압까지 승압된 VDD를 얻으며, 이는 내부 컨트롤 블록을 동작시키는데 사용된다. VDD가 원하는 전압 값에 도달하면 전압감지기가 이를 감지하고 시동회로에 공급되는 전류를 차단하여 전류소모를 최소화한다. 이후 비교기의 출력에 따라 VDD를 위한 DC-DC 변환기와 최종출력 VOUT을 위한 DC-DC 변환기를 번갈아가며 동작시켜서 최종적으로 승압된 VOUT을 얻는다. 모의실험 결과, 설계한 변환기는 200mV의 입력으로부터 2.65V의 VOUT을 출력하며, 최대 전력효율은 63%이다. $0.35{\mu}m$ CMOS 공정을 사용하여 설계한 칩의 크기는 PAD를 포함하여 $1.3mm{\times}0.7mm$이다.
This paper proposes a new soft switching single stage AC/DC full bridge converter with unit power factor and isolated output. This circuit shows that it is possible to combine the boost converter which is for PFC(Power Factor Correction) and full bridge converter which is for DC/DC converter. A simple auxiliary circuit which includes neither lossy components nor active switches eliminates ringing of secondary side of the transformer. The characteristics of the proposed circuit are investigated and the validity is verified by the simulation results.
In recently days using distributed power generation systems constructed with boost type dc-dc converters is being extremely popularized because of the rising need of environment friendly energy generation power systems. In this paper a new constructed An efficient Step-Up DC-DC Converter for DC Grid Applications s proposed to boost a low level DC voltage(36-80V) to high DC bus (380V) level. When comparing to other step-up converters, the proposed topology has a reduced number of switching devices, can make high quality power with lower input current ripple and has wider input DC voltage range. Finally, the performance of the proposed topology is presented by simulation results with 350W hardware prototype.
The conventional way to implement a bidirectional converter with boost/buck has been to use two general purpose PWM ICs with a single supply voltage. In this case, when one direction mode is in operation, the other is disabled and the output of the error amplifier of the disabled IC may be saturated to a maximum value or zero. Therefore, during mode transition, a circuit which can disable the switching operation for a certain time interval is required making it impossible to get a seamless transition. In this paper, the limitations of the conventional 42V/14V bi-directional DC/DC converter implemented with general current mode PWM ICs with a single supply voltage are reviewed and a new current mode PWM controller circuit with a dual voltage system is proposed. The validity of the proposed circuit is investigated through simulation. and experiments.
본 연구는 다양한 DC 전원을 활용할 수 있는 승압형 DC-DC 컨버터로 설계사양을 통한 인덕터 L과 커패시터 C의 값을 산출하여 PSPICE를 통한 최적의 값을 추정하였다. 승압형 DC-DC 컨버터는 스위치 소자로 IRF840을 사용하였으며 역회복 시간(reverse recovery time)이 뛰어난 쇼트키 다이오드(schottky rectifiers)인 D10SC6M을 사용하여 정전류 제어 (constant current controller)가 가능하도록 구성하였으며 열저항을 고려한 파워 LED 모듈 (power LED module)을 제작하여 구동하였다. 컨버터의 스위칭 주파수는 50 kHz로 최초 듀티비는 10 %에서 출력전압의 검출 값에 따라 점차적으로 증가시키도록 하였다. 그 결과로 승압형 파워 LED 구동기를 시뮬레이션 한 특성은 설계사양과 비교하여 5 %이하의 오차로 근사적으로 나타났고, 입력전압 15 V를 인가하여 안정된 24 V의 안정된 출력전압을 얻었으며 디밍제어 (dimming control)를 통한 밝기 조절 및 소비전류의 조정이 가능하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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