• The Transactions of the Korean Institute of Power Electronics
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• v.27 no.5
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• pp.391-396
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• 2022

In this study, a new voltage-balancing dual-active bridge converter that integrates a DAB converter with a voltage balancer is proposed for a bipolar DC distribution system. The proposed converter is configured to connect two loads to the transformer secondary center tap of the DAB converter, and no additional components are added. The proposed converter has the same operation as the conventional DAB converter, and it makes both output voltages similar. Moreover, the imbalanced current offset between the two loads is bypassed only on the secondary side of the transformer. Consequently, the proposed converter integrates a voltage balancer without any additional components, and no additional loss occurs in the corresponding components. Thus, high efficiency and high power density can be achieved. The feasibility of the proposed converter is verified using 3 kW prototypes under 380 V input and 190/190 V output conditions.

• Proceedings of the KIPE Conference
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• 2017.07a
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• pp.235-236
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• 2017

본 논문에서는 저압 직류 배전 시스템에 사용되는 3-레벨 NPC DAB 컨버터의 중성점 전압 제어를 위한 향상된 스위칭 알고리즘을 제안한다. 3-레벨 NPC DAB 컨버터는 구조상 정격전압 감소를 위해 중성점을 기준으로 DC-link 단에 두 개의 캐패시터가 사용되기 때문에 중성점으로 들어오는 전류에 불균형이 발생하며 중성점 전압이 흔들리는 문제점이 나타난다. 중성점 전압이 흔들릴 경우 불균형한 전압이 변압기에 형성되며 이로 인해 전류 Offset과 실효 전류의 증가에 따른 전력 손실증가 등 전체적인 컨버터의 동작에 악영향을 준다. 따라서 본 논문에서는 3-레벨 NPC DAB 컨버터의 동작원리 및 기존 스위칭 패턴을 분석하고, 향상된 스위칭 패턴을 적용시켜 중성점 전압을 제어하는 알고리즘의 타당성을 모의시험을 통해 검증하고자 한다.

• Proceedings of the KIPE Conference
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• 2020.08a
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• pp.109-111
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• 2020

본 논문에서는 ESS용 전류원 Dual-Active-Bridge 컨버터의 저 부하 및 고 부하에서의 효율 향상을 위한 하이브리드 스위칭 알고리즘을 제안하고자 한다. 전류원 DAB 컨버터는 인터리브 구조를 이용하여 배터리 단의 입력 전류 리플을 저감할 수 있고, 전력 변환 효율 개선을 위한 다양한 제어 변수를 도입할 수 있는 등의 장점으로 인해 DC 마이크로그리드에서 ESS용 절연형 양방향 DC/DC 컨버터로 주목받고 있다. 그러나 전류원 DAB에서 종래의 전력 제어 방법인 펄스폭 변조 방식과 위상천이가 결합된 방법 (PWM plus Phase Shift, PPS)의 경우 저 부하 조건에서 높은 피크 전류로 인해 도통 손실이 크며, 펄스폭 변조 방식과 이중 위상천이가 결합된 방법(PWM plus Dual Phase Shift, PPDPS)의 경우 고 부하 조건에서 영전압 스위치 영역이 좁아져 효과적이지 않다. 따라서 본 논문에서는 2차 측의 펄스폭과 위상천이를 독립적으로 제어하는 하이브리드 스위칭 알고리즘을 통해 순환전류를 감소시키고 영전압 스위치 영역을 확장시켜 저 부하 및 고 부하 모두에서 효율을 향상시키고자 한다. 1-kW급 전류원 DAB 컨버터 시작품을 통해 제안된 하이브리드 스위칭 알고리즘의 효율성과 타당성을 검증한다.

• Journal of the Korean Society of Industry Convergence
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• v.27 no.4_2
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• pp.935-942
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• 2024

This study analyzes the effects of the parasitic capacitance of the SiC MOSFET used in the Dual Active Bridge ( DAB) converter and proposes a method for calculating the leakage inductance of the transformer. The DAB converter employs high-frequency switching to achieve high efficiency, high power density, and reliability. MOSFETs possess parasitic capacitance, which induces resonance with the leakage inductance of the transformer during switching operations, resulting in a voltage change delay. This paper discusses the effect of the delay of voltage changes on the DAB converter output and proposes a method to calculate the delay time. This method aims to equalize the delay time to minimize this effect and enhance the accuracy of the leakage inductance calculation of the transformer. The proposed method is validated through experiments and simulations.

• Proceedings of the KIPE Conference
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• 2017.07a
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• pp.244-245
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• 2017

본 논문은 병렬-입력 직렬-출력 구조의 모듈형 DAB (Dual active bridge) 컨버터의 출력 전압 평형 제어기법을 제안한다. 이를 위해, 먼저 모듈형 DAB 컨버터를 모델링하고 계층형 슬라이딩모드(Hierarchical SMC) 제어기를 설계한다. 제안된 기법을 시뮬레이션을 통해 검증한다.

• Journal of Power Electronics
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• v.14 no.3
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• pp.468-477
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• 2014

This study proposes an optimized design of a dual active bridge converter for a low-voltage charger in a military uninterrupted power supply (UPS) system. The dual active bridge converter is among various bi-directional DC/DC converters that possess a high-efficiency isolated bi-directional converter. In the general design, the zero-voltage switching(ZVS) region is reduced when the battery voltage is high. By contrast, efficiency is low because of high conduction losses when the battery voltage is low. Variable switching frequency is applied to increase the ZVS region and the power conversion efficiency, depending on battery voltage changes. At the same duty, the same power is obtained regardless of the battery voltage using the variable switching frequency. The proposed method is applied to a 5 kW prototype dual active bridge converter, and the experimental results are analyzed and verified.

• Journal of Electrical Engineering and Technology
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• v.11 no.5
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• pp.1265-1273
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• 2016

• Proceedings of the KIPE Conference
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• 2020.08a
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• pp.385-386
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• 2020

최근, 에너지저장장치를 활용하여 태양광-ESS 하이브리드 시스템이 도입되고 있다. 태양광-ESS 하이브리드 시스템은 구성방식에 따라 다양한 전력변환장치를 활용한다. 그중 DAB 컨버터는 절연형이며, 양방향 전력전달이 가능하므로 스위칭 기법, 토폴로지 개발 등 연구가 활발히 진행되고 있다. 본 논문에서는 태양광-ESS 하이브리드 시스템에 적용되는 대표적인 벅-부스트 컨버터와 DAB 컨버터에 대해 리뷰한다.

• Journal of Electrical Engineering and Technology
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• v.12 no.1
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• pp.29-38
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• 2017

This paper presents a study on the state-of-charge (SOC) reference based active cell balancing in real-time. The optimal references of SOC are determined by using the proposed active cell balancing system with the bidirectional DC/DC converters via the dual active bridge (DAB) type. Then, the energies between cells can be balanced by the power flow control of DAB based bidirectional DC/DC converters. That is, it provides the effective management of battery by transferring energy from the strong cell to the weak one until the cell voltages are equalized to the same level and therefore improving the additional charging capacity of battery. In particular, the cell aging of battery and power loss caused from energy transfer are considered. The performances of proposed active cell balancing system are evaluated by an electromagnetic transient program (EMTP) simulation. Then, the experimental prototype is implemented in hardware to verify the usefulness of proposed system.

• Proceedings of the KIPE Conference
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• 2017.07a
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• pp.240-241
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• 2017

멀티레벨 방식의 Dual Active Bridge 컨버터는 기존의 컨버터와 비교하여 높은 자유도의 스위칭 방식을 가진다. 본 논문에서는 멀티 레벨 방식의 DAB 컨버터의 동작원리를 분석하고, 인덕터 전류의 RMS 값과 THD를 최소화하기 위하여 기본파를 제외한 3 고조파와 5 고조파를 감쇄하는 스위칭 방식을 제안한다. 다양한 스위칭 패턴에 따른 인덕터 전류 RMS 값과 THD를 비교하여 제안하는 스위칭 방식의 타당성을 검증하고자 한다.