• Journal of Power Electronics
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• 제17권6호
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• pp.1422-1432
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• 2017

This paper presents a buck-boost converter-based bipolar pulse generator, which is able to generate bipolar exponential pulses across a resistive load. The concept of the proposed approach depends on operating the involved buck-boost converters in discontinuous current conduction mode with high-voltage gain and enhanced efficiency. A full design of the pulse generator and its passive components is presented to ensure generating the pulses with the desired specifications (rise time, pulse width, and pulse magnitude) for a given load resistance and input dc voltage. In case of moderate pulsed output voltages (i.e. few of kV), one module of the presented bipolar generator can be employed. While in case of high-voltage pulsed output, multi-module version can be employed, where each module is fed from an isolated dc source and their outputs are connected in series. Simulation models for the proposed approach are built to elucidate their performance in case of one-module as well as multi-module based generator. Finally, a scaled-down prototype for one-module of buck-boost converter-based bipolar pulse generator is implemented to validate the proposed concept.

• Journal of Power Electronics
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• 제15권6호
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• pp.1609-1618
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• 2015

DC microgrids are considered as prospective systems because of their easy connection of distributed energy resources (DERs) and electric vehicles (EVs), reduction of conversion loss between dc output sources and loads, lack of reactive power issues, etc. These features make them very suitable for future industrial and commercial buildings' power systems. In addition, the bipolar-type dc system structure is more popular, because it provides two voltage levels for different power converters and loads. To keep voltage balanced in such a dc system, a bidirectional dual buck-boost voltage balancer with direct coupling is introduced based on P-cell and N-cell concepts. This results in greatly enhanced system reliability thanks to no shoot-through problems and lower switching losses with the help of power MOSFETs. In order to increase system efficiency and reliability, a novel burst-mode control strategy is proposed for the dual buck-boost voltage balancer. The basic operating principle, the current relations, and a small-signal model of the voltage balancer are analyzed under the burst-mode control scheme in detail. Finally, simulation experiments are performed and a laboratory unit with a 5kW unbalanced ability is constructed to verify the viability of the bidirectional dual buck-boost voltage balancer under the proposed burst-mode control scheme in low-voltage bipolar-type dc microgrids.

• 전력전자학회논문지
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• 제12권6호
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• pp.465-471
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• 2007

본 논문에서는 새로운 소프트 스위칭형 PFC 벅-부스트 AC-DC 컨버터에 대해 연구된다. 제안된 컨버터에 사용된 제어스위치의 턴-온과 턴-오프는 부분공진 동작에 의해 소프트 스위칭으로 되어 스위칭 손실을 줄이고, 입력전류는 듀티율 일정제어에 의한 교류 입력전압의 크기에 비례된 불연속적 유사 펄스열의 정현파 형태를 가진다. 그 결과 컨버터는 효율이 증대되고 입력역률이 증대되는 효과를 가진다. 또한 제안된 컨버터의 출력전압은 제어스위치의 PWM 제어에 의해 조정되고 벅-부스트용 인덕터에 흐르는 전류는 불연속모드로 제어되어 제어회로와 제어기법이 간단한 장점이 주어진다. 제안된 PFC 벅-부스트 컨버터는 기존의 PFC 벅-부스트 컨버터와 비교되어 해석되고 컴퓨터 시뮬레이션과 실험을 통해 그 해석적 타당성이 입증된다.

• 전력전자학회논문지
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• 제22권4호
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• pp.360-368
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• 2017

This paper proposes the 80-kW high-efficiency bidirectional hybrid SiC boost/buck converter using droop control for DC nano-grid. The proposed converter consists of four 20-kW modules to achieve fault tolerance, ease of thermal management, and reduced component stress. Each module is constructed as a cascaded structure of the two basic bi-directional converters, namely, interleaved boost and buck converters. A six-pack hybrid SiC intelligent power module (IPM) suitable for the proposed cascaded structure is adopted for high-efficiency and compactness. The proposed converter with hybrid switching method reduces the switching loss by minimizing switching of insulated gate bipolar transistor (IGBT). Each module control achieves smooth transfer from buck to boost operation and vice versa, since current controller switchover is not necessary. Furthermore, the proposed parallel control using DC droop with secondary control, enhances the current sharing accuracy while well regulating the DC bus voltage. A 20-kW prototype of the proposed converter has been developed and verified with experiments and indicates a 99.3% maximum efficiency and 98.8% rated efficiency.

• 전기전자학회논문지
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• 제15권4호
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• pp.330-338
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• 2011

본 논문에서는 다중 스위치를 이용한 전류모드 벅-부스트 컨버터의 벅-부스트 컨버터를 제안하였다. 제안한 컨버터는 넓은 출력 전압 범위와 높은 전류 레벨에서 높은 전력 변환 효율을 갖기 위해 PWM 제어법을 이용하였다. 제안한 컨버터는 최대 출력전류 300mA, 입력 전압 3.3V, 출력 전압 700mV~12V, 1.5MHz의 스위칭 주파수, 최대효율 90% 갖는다. 또한, dc-dc 컨버터의 신뢰성과 성능을 향상시키기 위해 보호회로를 추가하였다. 그리고 Deep-submicron 공정 기술을 이용한 ESD 보호회로를 제안하였다. 제안된 보호회로는 게이트-기판 바이어싱 기술을 이용하여 낮은 트리거 전압을 구현하였다. 시뮬레이션 결과는 일반적인 ggnmos의 트리거 전압(8.2V) 에 비해 고안된 소자의 트리거 전압은 4.1V 으로 더 낮은 트리거 전압 특성을 나타냈다.

• 전력전자학회지
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• 제17권3호
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• pp.49-52
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• 2012

• 전력전자학회논문지
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• 제9권5호
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• pp.478-484
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• 2004

본 논문에서는 두 개의 무손실 스너버 셀을 제안하여 고주파에서 동작할 수 있는 컨버터를 일반화하였다. 컨버터 구현 시 스너버 셀의 선택은 컨버터 구조에 따라서 결정된다. 스너버 셀의 구성은 한 개의 포화 인덕터와 LC 공진회로, 두 개의 다이오드로 구성된다. 인덕터는 컨버터 주 다이오드의 역회복 손실을 저감시키는 역할을 하는데 포화 인덕터를 사용하면 셀 내의 공진 에너지를 감소시켜 컨버터가 고주파에서 동작될 수 있는 특성을 갖는다. 컨버터의 일반화는 무손실 스너버 셀을 벅(Buck), 부스트(Boost), 벅-부스트(Busk-Boost), 척(Cuk), 제타(ZETA) 및 세픽(SEPIC)에 추가하여 실현하였다. 제안된 컨버터의 고주파 동작 및 고효율 특성은 400 kHz, 125 W 부하에서 실험하여 기존의 PWM 컨버터에 비하여 고효율로 동작함을 확인하였다.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 1996년도 하계학술대회 논문집 A
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• pp.426-430
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• 1996

A new generator excitation system using a boost-buck chopper as a kind of static exciters is proposed to overcome the lack of field forcing capability of the bus fed exciter under the Input line fault condition. It increases or maintains the generator field current by boosting the field voltage in the case of the input AC line voltage drop during and immediately after a fault. The validity of the proposed excitation system is verified with the computer simulation. The generator stability according to the each difference exciter is tested using a commercial software package-CYME. The simulation results of the stability analysis on the generator with the proposed exciter is better than that of the bus fed exciter. This boost-buck chopper exciter can be simply implemented and controlled by the modem power electronics technology.

• 전력전자학회:학술대회논문집
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• 전력전자학회 2008년도 하계학술대회 논문집
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• pp.376-378
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• 2008

A new family of single-phase Z-source ac-ac converter(SZAC) based on single-phase matrix converter (SPMC) is proposed in this paper. Compared to conventional Z-source ac-ac converter, the proposed SZAC has unique feature: providing a wide range of output ac voltage with buck/boost in-phase (maintaining phase angle) and buck/boost out-of-phase (reversing phase angle) operation. A new commutation strategy is used to eliminate voltage spikes on switches. The operating principle of the proposed SZAC is presented. Analysis and experimental results are also presented.

• 전력전자학회:학술대회논문집
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• 전력전자학회 2012년도 추계학술대회 논문집
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• pp.171-172
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• 2012

본 논문에서는 Cascade buck-boost 컨버터 토폴로지에서 인덕터 전류 리플 손실을 감소시켜 효율 향상시키는 최적 스위칭 방법을 제시한다. 효율을 높이기 위한 최적 스위칭 방법은 다양한 방식으로 듀티크기와 위상을 변화시켜 인덕터 전류 리플로 인해 발생하는 손실을 비교하여 최소화하는 방식을 채택한다. 또한, 제시된 방법은 100W급 Test bed를 통해 타당성을 검증한다.