• Journal of Power Electronics
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• v.16 no.5
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• pp.1650-1660
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• 2016

This paper proposes a compensator to eliminate the DC bias of inductor current. This method utilizes an average-current sensing technique to detect the DC bias of inductor current. A small signal model of the DC bias compensation loop is derived. It is shown that the DC bias has a one-pole relationship with the duty cycle of the left side leading lag. By considering the pole produced by the dual active bridge (DAB) converter and the pole produced by the average-current sensing module, a one-pole-one-zero digital compensation method is given. By using this method, the DC bias is eliminated, and the stability of the compensation loop is ensured. The performance of the proposed compensator is verified with a 1.2-kW DAB converter prototype.

• Proceedings of the KIPE Conference
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• 2014.07a
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• pp.556-557
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• 2014

This paper presents an artificial intelligence - Deep Belief Network (DBN) gain-scheduling adaptive PI controller scheme for dual active bridge (DAB) converter. The PI gains are allowed to vary within a predetermined range and therefore eliminate the problems faced by the conventional PI controller. The performance of the proposed controller is simulated and compared with the conventional fixed PI controller under various conditions. The experimental prototype of the DAB converter is implemented using a digital signal processor of TMS320F28335 manufactured by Texas Instrument to examine and to evaluate the performance criteria of the proposed controller. Simulation and experimental results show improvements in transient as well as steady state responses of the proposed controller over the conventional fixed PI controller.

• Proceedings of the KIPE Conference
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• 2011.07a
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• pp.444-446
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• 2011

A bidirectional dual active converter with the power factor control capability is proposed as a battery charger. The source side half-bridge acts as a PWM converter that maintains the unity power factor. The battery side half-bridge converter acts as a dual active bridge (DAB) together shares the same DC link voltage with PWM converter. The imbalance voltage phenomenon is eliminated by employing asymmetric duty cycle technique. Simulation results are included to verify theoretical analysis.

• Proceedings of the KIPE Conference
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• 2017.07a
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• pp.233-234
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• 2017

본 논문에서는 수학적 모델링과 성능 분석을 통해 LVDC 용 3상 Dual Active Bridge (DAB) 컨버터의 효율을 증가시킬 수 있는 다양한 방법에 대해서 제안하고자 한다. 3상 DAB 컨버터의 경우 양방향 전력 변환을 필요로 하는 고전력 응용에서 많이 사용되고 있다. 이는 3상 DAB 컨버터가 영전압 스위칭이 가능할 뿐만 아니라, 단상 DAB 컨버터 대비 낮은 도통 손실을 가질 수 있기 때문이다. 고전압/고전류 응용의 경우 대부분 능동 소자로 IGBT가 사용되는데, 따라서 대전력 응용에서 3상 DAB 컨버터의 영전압 스위칭이 가능한 장점을 퇴색시키고, 높은 스위칭 손실을 야기한다. 뿐만 아니라 3상 DAB 컨버터의 경우 고부하 상태에서 높은 순환 전류로 인해 도통 손실이 증가한다. 따라서 본 논문에서는 상기의 단점을 극복하기 위하여 IGBT의 턴-오프 전류를 최소화 시키고, RMS 전류를 낮출 수 있는 설계 방법을 제안하고자 한다. 모의시험과 5 kW급 시작품을 이용한 실험결과를 통해 제안하고자 하는 설계 방법의 타당성을 검증하고자 한다.

• Proceedings of the KIPE Conference
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• 2020.08a
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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.

• The Transactions of the Korean Institute of Power Electronics
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• v.22 no.2
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• pp.150-158
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• 2017

This study proposes a new pulse-width modulation switching pattern for the low conduction loss of a three-level neutral point clamped (NPC)-based dual-active bridge (DAB) converter. The operational principle for a bidirectional power conversion is a phase-shift modulation. The conventional switching method of the three-level NPC-based DAB converter shows a symmetric switching pattern. This method has a disadvantage of high root-mean-square (RMS) value of the coupling inductor current, which leads to high conduction loss. The proposed switching method shows an asymmetrical pattern, which can reduce the RMS value of the inductor current with lower conduction loss than that of the conventional method. The performance of the proposed asymmetrical switching method is theoretically analyzed and practically verified using simulation and experiment.

• Proceedings of the KIPE Conference
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• 2018.07a
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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.

• Proceedings of the KIPE Conference
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• 2016.07a
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• pp.199-200
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• 2016

Multi-level Dual Active Bridge (ML-DAB) 컨버터는 높은 스위칭 패턴 자유도를 가져 인덕터 전류의 첨두치와 RMS를 효과적으로 감소시킬 수 있다. 본 논문에서 3-레벨 NPC DAB 컨버터의 동작원리를 분석하고, 비대칭적인 스위칭 패턴을 적용시켜 인덕터 전류의 첨두치를 수학적으로 분석하여 컨버터의 전력변환 효율을 높일 수 있는 동작점 설계 방법을 제안한다. 여러 동작점에 따른 전류 RMS 값을 비교하여 제안하는 동작점 설계 방법의 타당성을 검증하고자한다.

• Journal of Power Electronics
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• v.18 no.1
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• pp.137-146
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• 2018

This paper describes a single pulse-width modulation control strategy using the Single Pulse-Width Modulation (SPWM) method with a soft-switching technique for a wide range of output voltages from a bidirectional Dual-Active Bridge (DAB) converter. This method selects two typical inductor current waveforms for soft-switching, and proposes a rule that makes it possible to achieve soft-switching without any compensation algorithm from the waveforms. In addition, both the step-up and step-down conditions are analyzed. This paper verifies that the leakage inductance is independent from the rule, which makes it easier to apply in DAB converters. An integrated algorithm, which includes step-up and step-down techniques, is proposed. The results of experiments conducted on a 50-kW prototype are presented. The system efficiency is experimentally verified to be from 85.6% to 97.5% over the entire range.

• Proceedings of the KIPE Conference
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• 2020.08a
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• pp.451-452
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• 2020

입력 전압과 출력 전압의 변환비가 큰 시스템에서는 전압 변환비가 큰 한 개의 컨버터 설계하기보다는 다수의 컨버터를 직렬 혹은 병렬로 구성하여 용량을 증가시키는 것이 유리하며, 모듈형으로 컨버터를 제작하여 연결할 경우, 다양한 용량의 컨버터를 구현할 수 있다. 입력 전압이 출력 전압보다 큰 시스템에서는 ISOP(Input Series-Output Parallel) 방식을 사용한다. 시스템을 ISOP로 시스템을 구성할 경우 직렬로 연결된 모듈들의 직류단 전압 불균형 문제가 발생한다. 이를 해결하기 위해 각 모듈의 직류단 전압을 제어한다. 본 논문에서는 EtherCAT 통신을 사용하여 ISOP 연결된 컨버터를 제어하였고 10개의 컨버터 모듈을 이용한 실험을 통해 제시하는 방법의 성능을 검증하였다.