• Journal of Power Electronics
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• 제15권1호
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• pp.18-30
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• 2015

This paper focuses on a systematical and in-depth analysis of the reactive power and soft-switching regions of Dual Active Bridge (DAB) converters with dual-phase-shift (DPS) control to achieve high efficiency in a wide operating range. The key features of the DPS operating modes are characterized and verified by analytical calculation and experimental tests. The mathematical expressions of the reactive power are derived and the reductions of the reactive power are illustrated with respect to a wide range of output power and voltage conversion ratios. The ZVS soft-switching boundary of the DPS is presented and one more leg with ZVS capability is achieved compared with the CPS control. With the selection of the optimal operating mode, the optimal phase-shift pair is determined by performance indices, which include the minimum peak or rms inductor current. All of the theoretical analysis and optimizations are verified by experimental tests. The experimental results with the DPS demonstrate the efficiency improvement for different load conditions and voltage conversion ratios.

• 전력전자학회:학술대회논문집
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• 전력전자학회 2020년도 전력전자학술대회
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• pp.118-120
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• 2020

양극성 DC 배전 시스템에는 높은 전압과 낮은 전압을 가진 두 양극성 버스가 사용된다. 두 양극성 버스간의 양방향 전력제어를 위해 DAB 컨버터가 사용된다. 또한, 양극성 DC 버스에는 두 극성에 균등한 전력 흐름이 형성되지 않기 때문에 이를 해결하는 전압 벨런서가 각각의 양극성 DC 버스마다 필요하다. 따라서 양극성 DC 배전 시스템을 구동하기 위해서는 총 3개의 전력변환장치가 필요하고 다수의 장치로 인해 전력밀도와 전력변환효율이 낮아지게 된다. 이러한 문제를 해결하기 위해 복수의 양극성 DC 버스 전압을 벨런싱하고 양방향 전력제어도 가능한 새로운 구조의 DAB 컨버터를 제안한다. 기존의 3단 구조와 달리 전력변환단계를 하나로 줄일 수 있어 전력밀도와 전력변환효율이 상승하게 된다. 제안하는 DAB 컨버터는 입력과 출력에 인덕터를 사용하여 입력과 출력에 접속되는 두 양극성 DC 버스 전압의 벨런싱을 가능하게 한다. 3-kW급 프로토타입을 통해 제안한 컨버터의 성능을 검증한다.

• 전력전자학회논문지
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• 제27권6호
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• pp.498-506
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• 2022

This study proposes a design methodology for bidirectional, series-resonant, dual-active bridge (SRDAB) converters. The circuit parameters of the SRDAB converters are designed by considering the output power and efficiency of the converter. The proposed method can be used to design a high-power, high-efficiency SRDAB converter. A voltage controller is employed to manipulate the output voltage of the converter, and the controller gains are selected using the transfer function and frequency response of the controller. Simulation results show that the output power of the designed SRDAB converter is 2 kW per converter module as designed. In addition, the performance of the voltage controller is evaluated using the simulation and experimental results. The output voltage follows the reference voltage within 10 ms under the step change of the reference command. The output voltage also follows the reference voltage under the step load change. The efficiency of the designed SRDAB converter is 95.6%.

• 전력전자학회:학술대회논문집
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• 전력전자학회 2013년도 전력전자학술대회 논문집
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• pp.198-199
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• 2013

본 논문은 군용 UPS 시스템에서 Dual Active Bridge(DAB) 컨버터를 이용한 절연형 양방향 배터리 충전기를 제안한다. 일반적인 군용 UPS 시스템은 AC-DC 정류기, DC-AC 인버터, 양방향 DC-DC 컨버터, 배터리 충전기, 배터리로 구성되며, 여러 부하상태들에 대한 지속적인 전력공급을 위하여 안정적인 에너지 저장 시스템이 요구된다. 다양한 양방향 DC-DC 컨버터들 중, DAB 컨버터는 buck, boost 동작이 가능한 고효율 절연형 양방향 컨버터이다. 본 논문에서는 6kW(입력 380Vdc, 출력 32/21Vdc) DAB 컨버터에 대한 토폴로지 분석하고, 파라미터 및 제어 알고리즘 설계를 제안하고 시제품을 통해 이를 검증하였다.

• 전력전자학회:학술대회논문집
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• 전력전자학회 2018년도 전력전자학술대회
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• pp.111-113
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• 2018

본 논문에서는 3상 듀얼 액티브 브리지 (3P-DAB) 컨버터의 경부하 조건에서 전력 변환 효율을 향상시키기 위한 효과적인 스위칭 알고리즘을 제안한다. 3P-DAB 컨버터는 교차배치 (Interleave) 구조로 인한 작은 필터 크기와 낮은 전도 손실을 얻을 수 있고, 추가적인 회로없이 소프트 스위칭이 가능하며 양방향 전력 흐름에서의 무절체 제어로 인해 고전력 애플리케이션에서 널리 사용되는 토폴로지 중 하나이다. 그러나 3P-DAB의 위상천이 방법(SPS)을 이용한 제어 방식의 경우 경부하 조건에서 영전압 스위칭(ZVS)의 실패 가능성이 높기때문에 효과적이지 않다. 본 논문에서는 SPS 제어 알고리즘과 비대칭 시비율 변조법 (Asymmetrical Pulse Width Modulation; APWM)을 연쇄적으로 사용하여, 경부하에서 스위치의 ZVS 영역을 넓히고자 한다. 3-kW의 3상 DAB 컨버터의 시작품을 구현하고 실험을 통해 제안된 방법의 효율성을 검증 하였다.

• 전력전자학회:학술대회논문집
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• 전력전자학회 2014년도 전력전자학술대회 논문집
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• pp.307-308
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• 2014

듀얼 액티브 브릿지 컨버터는 고전력 전달에 유용한 절연형 양방향 컨버터이다. 듀얼 액티브 브릿지 (DAB) 컨버터의 가장 간단한 제어 방식은 고주파 변압기의 일차단과 이차단의 위상 차이를 통해 전달 전력을 제어하는 위상천이변조 (PSM) 방식이다. 그러나 위상 변동 방식을 이용하면 경부하 상황에서 소프트 스위칭이 이루어지지 않으며 순환 전류 또한 크게 발생하여 변환 효율이 낮아지게 된다. 본 논문에서는 위상 및 듀티가 변동된 컨버터의 최적 동작점을 파악하기 위한 DAB 컨버터의 운용 특성 연구를 수행하였다. 컨버터의 위상과 듀티에 따른 동작 파형, 경계 조건, RMS 전류, 소프트스위칭의 여부 등이 분석되었다.

• 전력전자학회:학술대회논문집
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• 전력전자학회 2015년도 전력전자학술대회 논문집
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• pp.29-30
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• 2015

본 연구는 배터리 전력저장장치를 위한 새로운 양방향 컨버터에 대한 기술이다. 제안된 기술은 절연형 토플로지로 10배 이상의 높은 승/강압비, soft-switching 기능으로 대용량/저전압 배터리를 구성할 수 있다. 기존에 사용되던 DAB(Dual Active Bridge)의 단점은 배터리 충/방전 전류가 정전류(Constant Current)가 아닌 +/-가 반복되는 양방향의 불연속적인 파형이라는 것이다. 이것은 배터리 충/방전 제어명령이 정전류 형태의 상수 값이라는 것을 고려하면 그대로 사용하기에는 문제가 될 수 있다. 그러므로 Current-source type의 변형된 DAB 토플로지를 사용하여 전류원 형태의 정전류 제어가 가능하다는 것이 장점이 된다. 제안된 기술의 검증을 위해 컴퓨터 시뮬레이션과 실험을 통하여 그 성능을 입증하였다.

• 한국철도학회논문집
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• 제19권5호
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• pp.617-628
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• 2016

본 논문은 철도차량의 추진용 유입식 변압기 및 AC/DC 컨버터를 대체하기 위한 지능형 변압기의 구조를 제안한다. 제안된 지능형 변압기는 반도체 스위칭 소자 및 고주파 변압기를 사용한 양방향 전력 변환 컨버터의 형태로써, 기존 변압기에 비해 경량화 되고, 역률 제어 등의 능동적인 제어 성능으로 인해 단상 계통 전원의 효율적인 활용을 가능하게 한다. 제안하는 지능형 변압기는 60Hz 교류 고전압을 직류 고전압으로 변환하기 위한 정류단으로 Neutral point clamped type 의 H-bridge 컨버터를 여러 개 직렬 연결해 구성했다. 직류로 변환된 입력단 전력은 고주파 변압기와 Neutral point clamped type H-bridge 컨버터 2개로 구성된 Dual-Active-Bridge 컨버터를 이용해 출력측에 필요한 저전압을 공급할 수 있도록 했다. 또한, 본 논문에서는 다수의 컨버터 모듈 내부 직류단 전압을 균형제어하며, 단상 교류 전원에서 직류 출력 전원간의 양방향 전력 제어를 가능하게 하는 제어 알고리즘을 제안한다. 제안한 지능형 변압기의 구조 및 제어 시스템은 75kVA 급 3.3kVrms 입력, 750VDC 출력의 지능형 변압기를 설계 및 회로 시뮬레이션 결과를 통해 검증했다.

• 전력전자학회:학술대회논문집
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• 전력전자학회 2017년도 추계학술대회
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• pp.13-14
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• 2017

1차와 2차측의 위상 변조를 이용하는 Dual Active Bridge (DAB) 형태의 직렬 공진형 양방향 컨버터는 이미 구현되었다. 하지만 이는 좁은 영전압 스위칭 범위를 가지고 경부하시 전력변환 효율을 떨어뜨린다. 본 논문은 Sinple Phase Shift (SPS)와 Extended Phase Shift (EPS)를 사용하는 양방향 직렬 공진형 컨버터를 제안하고 이를 이용하여 전부하 구간동안 소프트 스위칭을 얻고자 한다. 정방향 및 역방향 전력 변환에 따른 영전압 스위칭의 조건을 분석하고 공진 탱크와 제어 자유도를 조절 방법에 대해 분석하고자 한다. 제안하는 분석 및 디자인 방법은 500 W 직렬 공진형 컨버터를 통해 검증하였다.

• 전력전자학회:학술대회논문집
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• 전력전자학회 2014년도 전력전자학술대회 논문집
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• pp.331-332
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• 2014

본 논문에서는 전기자동차 긴급구난용 이동식 충전시스템에 절연형 양방향 DC-DC 컨버터인 DAB(Dual Active Bridge) 컨버터를 적용하여 시스템 안정성 향상과 함께 출력주파수를 높임으로서 수동소자의 용량을 줄일 수 있고 고효율성을 확보할 수 있으며, 이에 대한 유효성을 시뮬레이션 해석을 통해 검증한다.