본 논문에서는 정류용 브릿지 다이오드가 없는 고효율 하프 브릿지 AC-DC 컨버터를 제안한다. 제안하는 컨버터는 비대칭 펄스 폭 변조 방식의 하프 브릿지 DC-DC 컨버터와 정류용 브릿지 다이오드가 없는 역률 개선 회로가 통합된 회로 구조를 지닌다. 제안하는 컨버터는 정류용 브릿지 다이오드를 사용하지 않고 교류 입력 전압으로부터 절연된 직류 출력 전압을 공급한다. 간단한 회로 구조와 함께 도통 손실을 줄일 수 있다. 또한 스위칭 소자들의 영전압 스위칭을 통하여 스위칭 손실을 줄일 수 있다. 두 개의 직렬 연결된 트랜스포머를 구비함으로서 프로파일을 낮추고 전력밀도를 높일 수 있다. 250 W (48 V / 5.2 A) 회로 설계 및 실험을 통하여 제안된 컨버터의 성능을 $90 \;V_{rms}$ 교류 입력 전압에 대하여 입증하였다.
전력 변환 시스템의 고효율, 고전력 밀도를 위한 많은 연구가 활발하게 되어 왔다. 스위칭 주파수를 높임으로써 컨버터의 소형화 및 경량화를 꾀할 수 있으나 스위칭 주파수를 높이게 되면 스위칭 손실이 증가하게 된다. 따라서 스위칭 손실을 저감하기 위한 기법이 적용되어야 한다. 본 연구에서는 이 중 부가적인 회로 없이 변압기의 누설 인덕턴스와 스위치의 출력 커패시터를 이용하여 영전압 스위칭이 가능한 영전압 스위칭(Zero-Voltage Switching) 위상천이(Phase Shift) 풀 브리지 컨버터를 이용하여, 영전압 위상천이 풀 브리지 컨버터의 동작원리를 해석하고 2kW의 출력을 갖는 영전압 스위칭 풀 브리지 컨버터를 설계한다. 각 모드별 동작을 스위치 도통 상태와 전압 전류 파형으로 분석하였다. 분석 결과, 영전압 스위칭이 도통 스위치들의 각 쌍 사이의 위상 변화에 의해 최대 효율을 달성하는 것을 확인하였다. 제안된 영전압 위상천이 풀 브리지 컨버터 설계를 검증하기 위해 컴퓨터 시뮬레이션 툴인 PowerSIM사의 PSIM을 이용하여 설계된 2kW 출력 전력을 갖는 영전압 스위칭 위상천이 풀 브리지 컨버터의 성능을 확인하였고, 실험을 통해 연구의 타당성을 입증하였다.
Wang, Jianhua;Ji, Baojian;Wang, Hongbo;Chen, Naifu;You, Jun
Journal of Power Electronics
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제15권3호
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pp.610-620
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2015
An inherent zero-voltage and zero-current-switching phase-shifted full-bridge converter with reverse-blocking insulated-gate bipolar transistor (IGBT) or non-punch-through IGBT is proposed in this paper. This converter not only ensures that the switches in the lagging leg works at zero-current switching, but also minimizes circulating conduction loss without any additional auxiliary circuits. A 1.2 kW hardware prototype is designed, fabricated, and tested to verify the proposed topology. The control loop design procedures with small-signal models are also presented. A simple, low-cost, and robust democratic current-sharing circuit is also introduced and verified in this study. The proposed converter is a suitable alternative for compact, cost-effective applications with high-voltage input.
A digital direct phase-shift control (DDPSC) method based on the phase-shifted full-bridge LLC (PSFB-LLC) converter is presented. This work combines DDPSC with the conventional linear control to obtain a hybrid control strategy that has the advantages of linear control and DDPSC control. The strategy is easy to realize and has good dynamic responses. The PSFB-LLC circuit structure is simple and works in the fixed frequency mode, which is beneficial to magnetic component design; it can realize the ZVS of the switch and the ZCS of the rectifier diode in a wide load range. In this work, the PSFB-LLC converter resonator is analyzed in detail, and the concrete realization scheme of the hybrid control strategy is provided by analyzing the state-plane trajectory and the time-domain model. Finally, a 3 kW prototype is developed, and the feasibility and effectiveness of the DDPSC controller and the hybrid strategy are verified by experimental results.
There is an increasing demand for efficient high power/weight auxiliary power supplies for use on high speed traction application. Many new conversion techniques have been proposed to reduce the voltage and current stress of switching components, and the switching losses in the traditional pulse width modulation (PWM) converter. Especially, the phase shift full bridge zero voltage switching PWM techniques are thought must desirable for many applications because this topology permits all switching devices to operate under zero voltage switching(ZVS) by using circuit parasitic components such as leakage inductance of high frequency transformer and power device junction capacitance. The proposed topology is found to have higher efficiency than conventional soft-switching converter. Also it is easily applicable to phase shift full bridge converter by applying an energy recovery snubber consisted of fast recovery diodes and capacitors.
This paper is proposed dual full-bridge converter to drive flow battery used battery energy storage system. The system which is proposed has additional legs at each leg to perform stripping algorithm which is necessary to drive flow battery system. The proposed system is verified by simulation.
본 논문은 Full-bridge converter 2차측 다이오드의 Ringing 전압을 제거하는 방법으로 Active Snubber를 제안한다. 기존 RCD Snubber는 다이오드의 Ringing 에너지를 저항으로 소모하는 방식으로 전압 서지를 줄이는데 한계가 있다. 이러한 문제를 해결하기 위해 Active Snubber가 제안 되었으며, Active Snubber는 다이오드의 Ringing 전압을 회생시킴으로써, 전압스트레스를 줄이고 효율을 개선하는 이점을 보여준다. 본 논문에서는 7KW Full-bridge converter에 제안하는 Active Snubber를 적용하여 그 유도성을 입증하였다.
In this paper, a new PCS is proposed which is consisted of high boost dual converter and single phase half-bridge inverter. The proposed PCS is configured in parallel input / serial output, using two interleaved voltage doubler converter. Converter of the proposed PCS is distribute input current by configuring parallel input and reduced turn ratio of transformer by configuring serial output. Also, compositions of the inverter are composed of serial output capacitor of converter and half-bridge inverter. The dual converter and single phase half-bridge inverter is designed and characteristic of the new PCS is analysed. The system of the 1.5[kW] PCS is verified through an experimental about operation and stability.
This paper is research result for a development of solar cell silicon ingot glowing(SCSIG) PWM converter system for 120[kW] 3[kA]. The system include 3-phase AC-DC rectifier diode converter of input voltage AC 460[V] and 60[Hz], DC-AC single phase full bridge PWM inverter of high frequency, AC-DC single-phase full wave rectifier using center-tapped of transformer for low voltage 50[V] and large current 3,000[A], carbon resistor load 0.2 [$m{\Omega}$]. PWM switching frequency for IGBT inverter control set 15KHz. The suggested researching contents are designed data sheets of power converter system, PSIM simulation, operating characteristics and analysis results of developed SCSIG system.
A new output inductor less phase shift full bridge converter with current reduction technique for server power application is proposed in this paper. The proposed converter can reduce the current stress by using the auxiliary circuit. Since the auxiliary circuit causes the additional resonance between the leakage inductor and auxiliary capacitor before the powering period, the proposed converter has lower current stress even no output filter inductor. Small size and circulating energy can be also the merits of the proposed converter. The operational principles and analysis are presented. Experimental results demonstrate that the current stress can be reduced effectively by using the auxiliary circuit without large output filter inductor.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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