• The Transactions of the Korean Institute of Power Electronics
• /
• v.22 no.2
• /
• pp.159-165
• /
• 2017

Small-signal modeling and controller design methodology are proposed to improve the dynamics and stability of a DC-DC dual active bridge (DAB) converter. The state-space average method has a limitation when applied to the DAB converter because its state variables are nonlinear and have zero average values in a switching period. Therefore, the small-signal model and the frequency response of the DAB converter are derived and analyzed using a generalized average method instead of conventional modeling methods. The design methodology of a lead-lag controller instead of the conventional proportional-integral controller is also proposed using the derived small-signal model. The accuracy and performance of the proposed small-signal model and controller are verified by simulation and experimental results with a 500 W prototype DAB converter.

• Proceedings of the KIPE Conference
• /
• 2014.07a
• /
• pp.413-414
• /
• 2014

This paper proposed an optimized design of a dual active bridge converter for a low-voltage charger. The dual active bridge converter among various bi-directional DC/DC converters is a high-efficiency isolated bi-directional converter. In the general design, when the battery voltage is high, the ZVS region is reduced. In contrast, when the battery voltage is low, the efficiency is low due to high conduction loss. In order to increase the ZVS region and the power conversion efficiency, depending on the battery voltage, variable switching frequency method is applied. At the same duty, the same power is obtained regardless of the battery voltage using the variable switching frequency method. The proposed method was applied to a 5kW prototype converter, and the experimental results were analyzed and verified.

• Proceedings of the KIPE Conference
• /
• 2016.07a
• /
• pp.199-200
• /
• 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
• /
• v.16 no.5
• /
• pp.1650-1660
• /
• 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
• /
• 2019.11a
• /
• pp.31-33
• /
• 2019

본 논문에서는 고주파 변압기 대신 무선 전력 전송 시스템을 적용해 양방향 전력 전송을 가능케 해주는 loosely coupled dual-active-bridge 컨버터에서, 코일 간 전송 효율을 높이기 위한 코일 형상 설계에 관한 연구를 진행하였다. 유한 요소법을 통해 여러 형태의 페라이트 코어에 대해 해석했다. 페라이트 코어 형태가 I-자 일 때 가장 높은 quality factor의 코일을 얻을 수 있었다. 또한, I-core의 ferrite plate의 크기에 따라 무선 전력 전송의 효율을 결정하는 코일의 coupling coefficient와 코일의 quality factor가 변하고 trade-off 관계가 있음을 확인하였다. 3cm의 air-gap에 대해 최대 효율을 가지는 코일 형상을 설계하여 시뮬레이션을 통해 97.8%의 코일간 전송효율을 얻었다.

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

• Proceedings of the KIPE Conference
• /
• 2017.07a
• /
• pp.439-440
• /
• 2017

본 논문에서는 지능형 반도체 변압기를 구성하는 Dual Active Bridge (DAB) 컨버터와 계통 연계형 인버터와의 연결에 따른 임피던스 영향을 분석하기 위해 컨버터의 입력 임피던스와 인버터의 출력 임피던스 각각에 대한 전달함수를 분석하고자 한다. 이를 통해 인버터와 컨버터 간의 임피던스 영향을 이론 분석과 모의 시험을 통해 확인하고, 제어기의 설계 방향을 제안하고자 한다.

• Journal of Power Electronics
• /
• v.18 no.1
• /
• pp.137-146
• /
• 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
• /
• 2014.07a
• /
• pp.197-198
• /
• 2014

본 논문에서는 양방향 DC-DC Dual Active Bridge (DAB) 컨버터의 수학적 모델로부터 컨버터의 변압기와 결합 인덕터의 최적 설계 방법을 제안한다. DAB컨버터는 1차 측과 2차 측이 동일한 구조를 가진 고효율 절연형 컨버터로써, Soft Switching이 쉽게 구현되고, 양방향으로 Power를 전달 할 수 있는 장점으로 널리 사용되고 있다. 본 논문에서 제안하는 컨버터는 Solid State Transformer (SST) 용으로 변압기 1차 측과 2차 측의 턴 비가 동일한 구조로써, 최대의 ZVS영역을 확보하고, 전력 변환 효율을 극대화 할 수 있다. 3.3 kW급 시제품을 제작하여 제안하는 컨버터의 타당성을 검증하고자 한다.

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