• Journal of Power Electronics
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• 제15권4호
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• pp.1026-1034
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• 2015

In this paper, a unified control strategy using the current space vector modulation (CSVM) technique is proposed and applied to a bidirectional three-phase DC/AC converter. The operation of the converter changes with the direction of the power flow. In the charging mode, it works as a buck type rectifier; and during the discharging mode, it operates as a boost type inverter, which makes it suitable as an interface between high voltage AC grids and low voltage energy storage devices. This topology has the following advantages: high conversion efficiency, high power factor at the grid side, tight control of the charging current and fast transition between the charging and discharging modes. The operating principle of the mode analysis, the gate signal generation, the general control strategy and the transition from a constant current (CC) to a constant voltage (CV) in the charging mode are discussed. The proposed control strategy has been validated by simulations and experimental results obtained with a 1kW laboratory prototype using supercapacitors as an energy storage device.

• 전력전자학회논문지
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• 제19권5호
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• pp.431-439
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• 2014

The two-phase interleaved bidirectional DC-DC converter (TIBDC) is a very attractive solution to problems related to battery energy storage systems. However, the hard-switching TIBDC increases the switching loss and electromagnetic interference noise when the switching frequency increases. Hence, a soft-switching technique is required to overcome these disadvantages. In this study, a novel TIBDC with zero-voltage transition (TIBDC-ZVT) is proposed. Soft switching in the boost and buck main switches is achieved through a resonant cell that consists of a single resonant inductor and four auxiliary switches. Given its single resonant inductor, the proposed TIBDC-ZVT has a reduced size and can easily be implemented. The validity of the proposed TIBDC-ZVT is verified through experimental results.

• 전력전자학회논문지
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• 제18권1호
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• pp.37-44
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• 2013

In this paper, the characteristics of portable fuel cell system are introduced and the dynamic response of output voltage of fuel cell stack with internal humidifier is analyzed. When the output of the fuel cell (FC) stack is short-circuited for humidification, the output voltage of the FC stack rapidly drops. In order to maintain the load voltage in the required range, dynamic compensation methods are proposed: 1) installing a capacitor behind the output of the FC stack; 2) utilizing the bi-directional converter. Especially, bi-directional converter is used when short of the FC output is detected or predicted by algorithm using data which is measured during previous three cycles. These methods are simulated by PSIM 9.0, then experimental results from the fuel cell system prototype verify the validity of the proposed methods.

• 한국조명전기설비학회:학술대회논문집
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• 한국조명전기설비학회 1997년도 추계학술발표회논문집
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• pp.88-92
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• 1997

Power conversion system must be increased swiching frequency in order to achieve a small size, a light weight and a low noise, However, the swiches of converter are subjected to high switching power losses and switching stresses. As a result of those, the power system brings on a low efficiency. In this paper, the authors propose a DC-DC boost converter of high power by partial resonant switch method (PRSM). The switching devices in a proposed circuit are operated with soft swiching and the control technique of those is simplified for switch to drive in constant duty cycle. The partial resonant circuit makes use of a inductor suing step up and a condenser of loss-less snubber. Also the circuit has a merit which is taken to increase of efficiency, as if makes to a regeneration at input source of accumulated energy in snubber condenser without loss of snubber in conventional cirvuit. The result is the the switching loss is very low and the efficiency of system is high. The proposed converter is deemed the most suitable for high power applications where the power switching devices are used.

• 전력전자학회논문지
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• 제19권1호
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• pp.15-22
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• 2014

Recently, parallel operation of dc-dc converters has been widely used in distributed power systems. In this paper, a control method to achieve parallel operation of three-phase bi-directional isolated interleaved dc-dc converters is discussed for the battery charging and discharging system which consists of the 32 battery charger/dischargers and two three-phase bi-directional isolated interleaved dc-dc converters. In the boost mode, the battery energy is delivered to the grid, whereas the grid energy is transferred to the battery in the buck mode operation. The average current sharing control method is employed to obtain an equal conducting of each phase current in the three-phase dc-dc converter. By using the proposed method, the imbalance factor is gratefully reduced from 8 percent to 1 percent. Two 2.5kW three-phase bi-directional dc-dc converter prototype have been built and the proposed method has been verified through experiments.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제41권1호
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• pp.76-82
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• 2017

최근 전자제어엔진 및 전기추진선박이 도입된 이래, 배터리를 사용하는 비상 전력공급시스템에서 무정전 전원공급장치의 중요성이 강조되어왔다. 비상 전력공급시스템에서 양방향 컨버터는 중요한 구성요소이다. 본 연구에서는 개선된 DC-DC 양방향 컨버터의 토폴로지를 제시한다. 이것은 기존의 컨버터에 비해 전압변환율은 증가되고 스위치에 인가되는 전압 스트레스는 감소되는 장점을 지닌다. 제안된 컨버터의 성능을 확인하기 위해 소프트웨어 PSIM을 사용하여 시뮬레이션을 수행하였다. 이 컨버터의 변환율은 기존의 컨버터에 비해 승압모드에서 4배, 강압모드에서 1/4배 이었고 스위치에 걸리는 전압은 고압 측의 1/4배 이었다. 또한 블로킹 커패시터가 전하를 균등하게 분배하기 때문에 다른 추가 제어회로 없이 인터리브 모듈 사이에서 전하가 균등하게 분담된다는 것을 확인하였다.

• 전자공학회논문지
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• 제50권10호
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• pp.231-238
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• 2013

본 논문은 플랫판넬 디스플레이 장치에 사용할 DC-DC 변환기의 설계에 관한 것이다. 6~14[V]의 단일 DC 전원전압으로부터 플랫 판넬 백바이어스용 -5[V] DC 전압 발생회로(Negative DC Voltage Generator)와 승압된 15[V], 23[V] DC 전압 발생회로, 그리고 강압된 3.3[V] DC를 얻기 위한 회로를 설계하였다. 또한 기준 전압원으로 사용하기 위한 밴드갭 회로와 발진기, 레벨변환기 회로, 고온보호 회로 등을 설계하였다. 제작공정은 부(-)전압으로 동작하는 회로와 기타 회로를 분리하기 위해서 트리플-웰(Triple-Well)구조가 적용된 공정 내압 30[V], 최소선폭 0.35[${\mu}m$], 2P_2M CMOS 공정을 사용하였다. 설계된 모든 회로는 시뮬레이션으로 검증하여 동작을 확인하였으며 원 칩으로 제작하여 플랫판넬 디스플레이 장치에 응용할 수 있도록 기능을 확보하였다.

• 전기전자학회논문지
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• 제23권1호
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• pp.254-260
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• 2019

본 논문에서는 양방향 dc-to-dc 컨버터의 고장원인, 고장영향, 고장 결과를 파악하기 위한 failure mode and effect analysis(FMEA)와 양방향 컨버터의 위험도를 고려한 fault-tree analysis(FTA)를 통해 고장률을 예측한다. 전기차의 구동전압을 효율적으로 상승시키기 위해 인버터 앞단에 부착되는 양방향 컨버터는 배터리 전력을 dc-link 커패시터로 방전시키는 승압모드와 회생전력을 배터리로 충전시키는 강압모드를 가진다. 양방향 컨버터의 동작 특성을 고려한 FMEA 결과를 바탕으로 컨버터의 위험도를 고려한 고장나무를 설계한다. 전기차 MCU용에 맞는 설계 파라메타를 설정하고 출력전압 리플과 인덕터 전류 리플에 따른 커패시터와 인덕터의 부품 고장률을 분석한다. 또한 동작 온도에 따른 주요부품의 고장률을 MIL-HDBK-217F를 이용하여 구한다. 마지막으로 부품 고장률을 고장나무의 기본 사상의 고장률로 반영하여 컨버터 고장률과 평균고장시간을 예측한다.

• 한국정보전자통신기술학회논문지
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• 제12권1호
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• pp.99-105
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• 2019

전기 자동차의 배터리 충전용 OBC는 주로 PFC회로와 절연형 DC-DC 컨버터 회로를 포함한 2단으로 구성된다. 일반적으로 PFC 회로로는 구조가 간단한 비절연형 부스트 컨버터가 사용되고, 절연형 DC-DC 컨버터로는 ZVS(Zero Voltage Switching)가 가능한 공진형 컨버터가 이용되고 있다. 전기자동차의 주행거리 증가에 따른 넓은 배터리 출력에 대응하기 위해서는 OBC의 넓은 출력범위가 필요하지만, 이러한 시스템 회로 구성에서는 ZVS를 위한 회로설계의 한계와 제어기 구성이 복잡해지기 때문에 배터리 충전에 요구되는 넓은 범위의 출력에 효과적으로 대응하기에는 어려움이 있다. 본 논문에서는 절연형 전류원 방식의 PFC 회로와 벅 DC-DC 컨버터로 구성된 OBC를 제안하였다. 제안된 OBC는 회로 및 제어기 구성이 용이하고, 넓은 출력범위에 대한 대응이 가능하다. 제안된 회로의 유효성을 검증하기 위해 3.3㎾급 시작품을 제작 하였으며, 동작결과 출력전압 150V~400V에서 동작안정성 및 정격 부하 조건에서 최대 효율 94.4%, 최대 역률 99.2%를 확인하였다.

• 한국자동차공학회논문집
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• 제25권1호
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• pp.82-91
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• 2017

This paper is a study on the bi-directional DC-DC converter, one of the key elements of 48V-12V dual systems in mild hybrid electric vehicles. Mild hybrid electric vehicles require a bi-directional DC-DC converter that can efficiently transmit power in two directions between a 48V battery and a 12V battery. To develop a bi-directional DC-DC converter with better price competitiveness, upgraded fuel economy, excellent performance and smaller size, this study designed, produced and presented a circuit that improved on the existing one. In the proposed 8-phase bi-directional DC-DC converter, the size of the passive element was reduced through the 8-phase interleaved topology, whereas downscaling had previously posed a difficulty. This study also designed and produced a 2.5kW class prototype. Based on the proposed 8-phase interleaved topology, a size of 227.5 (W) * 172 (L) * 64.35 (H) was achieved. In the boost mode operation and buck operation modes, the maximum efficiency was recorded at 94.04 % and 95.78 %, respectively.