• 전력전자학회논문지
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• 제22권4호
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• pp.297-304
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• 2017

The purpose of this paper is to analyze losses because of switching devices and the secondary side circuit diodes of 500 W full bridge dc-dc converter by applying gallium nitride (GaN) field-effect transistor (FET), which is one of the wide band gap devices. For the detailed device analysis, we translate the specific resistance relation caused by the GaN FET material property into algebraic expression, and investigate the influence of the GaN FET structure and characteristic on efficiency and system specifications. In addition, we mathematically compare the diode rectifier circuit loss, which is a full bridge dc-dc converter secondary side circuit, with the synchronous rectifier circuit loss using silicon metal-oxide semiconductor (Si MOSFET) or GaN FET, which produce the full bridge dc-dc converter analytical value validity to derive the final efficiency and loss. We also design the heat sink based on the mathematically derived loss value, and suggest the heat sink size by purpose and the heat divergence degree through simulation.

• 전력전자학회:학술대회논문집
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• 전력전자학회 2014년도 전력전자학술대회 논문집
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• pp.191-192
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• 2014

Multiple output converters (MOCs) are widely used for applications which require various levels of the output voltages due to their benefits in cost, volume, and efficiency. However, most of the MOCs developed so far can regulate only one output tightly and require as many secondary windings in the transformer as the number of the outputs. In this paper, a novel Time Division Multiple Control (TDMC) method to regulate all the outputs in high precision is proposed and applied for the multiple output battery charger based on the phase shift full bridge topology to charge a multiple number of batteries at one time. The proposed converter can charge three different kinds of batteries or same kind of batteries in different state of charges (SOCs) by using constant current/constant voltage (CC/CV) charge mode independently. At the same time it can provide an even degree of tight regulation for each output to satisfy the strict ripple requirement of the battery. The validity and feasibility of the proposed method are verified through the experiments.

• 한국전기전자재료학회논문지
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• 제35권6호
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• pp.610-615
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• 2022

BaTiO₃ is one of the ferroelectric materials with excellent dielectric properties such as high dielectric constant, low dielectric loss, and is widely used for the manufacturing of capacitors, piezoelectric converters, microsensors, and ferroelectric memories. Inkjet printing is a technology which uses digital and contactless methods which significantly improves flexibility associated with material and structural design, reducing manufacturing costs. Therefore, the top and bottom electrodes, BaTiO₃ ink, and photocurable resin were all printed by an inkjet to produce a BaTiO₃ capacitor. The properties of the printed thin film were analyzed. It was confirmed that the photocurable resin ink was well-infiltrated between the BaTiO₃ powder particles printed by inkjet. The dielectric properties of the capacitor such as dielectric constant which varies in accordance with frequency, polarization and tunability that changes with voltage, were measured.

• 한국철도학회논문집
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• 제20권3호
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• pp.329-338
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• 2017

최근 철도차량용 보조전원장치는 시스템의 경량화를 위해 기존 60Hz 저주파 변압기를 제거하고 고주파 구동과 절연 특성을 갖는 '절연형 dc/dc 컨버터'를 적용하는 구조가 주목받고 있다. 본 논문에서는 '절연형 dc/dc 컨버터를 적용한 보조전원장치 구조'에 대해서 설명하고, 다양한 분석을 통해 보조전원장치의 고효율 및 경량화에 적합한 dc/dc 컨버터 및 구조를 제안하고자 한다. 대용량 IGBT 소자의 고주파 스위칭(경량화)을 위해 필수적인 '영전압-영전류-스위칭'특성을 갖는 '공진형 컨버터'를 활용하여 다양한 보조전원장치용 전력변환장치 구조(1-Stage와 2-Stage)를 제안하였고, 각각의 구조에 적합한 컨버터 회로를 선정한 후 설계 및 시뮬레이션을 통해 비교하였다. 1-Stage 구조의 경우 공진형 컨버터만을 사용하였고, 2-Stage 구조의 경우 공진형 컨버터와 공진형 컨버터의 입력전압 변동을 최소화하는 Pre-regulator를 적용하였다. Pre-regulator로서 감압 컨버터 또는 승압 컨버터를 각각 적용하여 서로 다른 2-Stage 구조를 구성하고 각 방식의 손실을 비교하였다. 회로에 사용되는 소자들의 전압 및 전류 스트레스를 고려하여 소자를 선정하고 시뮬레이션을 통해 동작을 검증하였으며, 손실 분석을 통해 고효율 및 경량화에 가장 적합한 구조 및 회로를 제안하였다.

• 제어로봇시스템학회:학술대회논문집
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• 제어로봇시스템학회 2004년도 ICCAS
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• pp.232-237
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• 2004

In many application of DC-DC converters, loads cannot be specified in advance, i.e., their amplitudes are suddenly changed from the zero to the maximum rating. Generally, design conditions are changed for each load and then each controller is re-designed. Then, a so-called robust DC-DC converter which can cover such extensive load changes and also input voltage changes with one controller is needed. Analog control IC is used usually for the controller of DC-DC converter. Simple integral control etc. are performed with the analog control IC. However it is difficult to retain sufficient robustness of DC-DC converter by these techniques. The authors proposed the method of designing an approximate 2-degree-of-freedom (2DOF) controller of DC-AC converter. This controller has an ability to attain sufficient robustness against extensive load and DC power supply changes. For applying this approximate 2DOF controller to DC-DC converter, it is necessary to improve the degree of approximation for better robustness. In this paper, we propose a method of designing good approximate 2DOF digital controller which makes the control bandwidth wider, and at the same time makes a variation of the output voltage very small at a sudden change of resistive load. The proposed good approximate 2DOF digital controller is actually implemented on a DSP and is connected to a DC-DC converter. Experimental studies demonstrate that this type digital controller can satisfy given specifications.

• Journal of Power Electronics
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• 제16권4호
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• pp.1455-1468
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• 2016

This paper presents a grid-connected dual stator-winding induction generator (DWIG) wind power system suitable for wide wind speed ranges. The parallel connection via a unidirectional diode between dc buses of both stator-winding sides is employed in this DWIG system, which can output a high dc voltage over wide wind speed ranges. Grid-connected inverters (GCIs) do not require booster converters; hence, the efficiency of wind energy utilization increases, and the hardware topology and control strategy of GCIs are simplified. In view of the particularities of the parallel topology and the adopted generator control strategy, we propose a novel excitation-capacitor optimization solution to reduce the volume and weight of the static excitation controller. When this excitation-capacitor optimization is carried out, the maximum power tracking problem is also considered. All the problems are resolved with the combined control of the DWIG and GCI. Experimental results on the platform of a 37 kW/600 V prototype show that the proposed DWIG wind power system can output a constant dc voltage over wide rotor speed ranges for grid-connected operations and that the proposed excitation optimization scheme is effective.

• Journal of Power Electronics
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• 제18권2호
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• pp.558-572
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• 2018

In addition to its modular nature, a Hybrid Modular Multilevel Converter (HMMC) assembled from half-bridge and full-bridge sub-modules, is able to block DC faults with a minimum number of switching devices, which makes it attractive for high power applications. This paper introduces a control strategy based on the Root-Least Square (RLS) algorithm to estimate the capacitor voltages instead of using direct measurements. This action eliminates the need for voltage transducers in the HMMC sub-modules and the associated communication link with the central controller. In addition to capacitor voltage balancing and suppression of circulating currents, a fault tolerant control unit (FTCU) is integrated into the proposed strategy to modify the parameters of the HMMC controller. On advantage of the proposed FTCU is that it does not need extra components. Furthermore, a fault detection unit is adapted by utilizing a hybrid estimation scheme to detect sub-module faults. The behavior of the suggested technique is assessed using PSCAD offline simulations. In addition, it is validated using a real-time digital simulator connected to a real time controller under various normal and fault conditions. The proposed strategy shows robust performance in terms of accuracy and time response since it succeeds in stabilizing the HMMC under faults.

• 에너지공학
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• 제14권1호
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• pp.37-45
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• 2005

연료 전지 시스템은 아주 유용한 에너지원 중의 하나이다. 시스템은 재사용이 가능하고 환경 친화적인 에너지원이라는 장점을 갖는다. 연료 전지로부터 교류 성분을 얻기 위해서는 인버터가 필요하다. 멀티 레벨 컨버터는 고 전력 연료 전지 시스템에 대한 인버터로서 사용된다. 고조파 분석을 통하여 멀티 레벨컨버터에서 연료 전지의 전압 강하가 증가할 때 기본파 성분은 감소하는 반면 고조파 성분과 왜형률이 증가하는 것을 알 수 있다. 전압 강하 문제를 해결하기 위해서 연료 전지 출력단에 부스트 컨버터 사용, 펄스폭 제어, 울트라커패시터 사용 등 세 가지 서로 다른 해결 방법을 이 논문에서 제안하였다. 제안된 세 가지 해결 방법을 분석하였고 시뮬레이션 결과를 사용하여 비교 분석하였다.

• 조명전기설비학회논문지
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• 제19권3호
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• pp.35-43
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• 2005

종래의 컨버터-인버터 전력변환 시스템에서 do-link를 제거하여 보다 효과적인 인버터를 만들기 위하여 매트릭스 컨버터에 관하여 연구를 하고자 한다. 따라서 매트릭스 컨버터는 에너지를 저장하는 능동소자를 갖지 않는 장점이 있으나 전원이 스위치를 통하여 직접 부하에 연결되므로 전원의 리플과 노이즈가 그대로 부하에 전달되는 결점을 갖는다. 매트릭스 컨버터는 전원을 부하에 대하여 정현적으로 스위칭해야 되며, 한편 이러한 노이즈를 제거 및 보상하는 특성과 함께 역율문제도 함께 해결해야 한다. 본 연구에서는 종래의 제시된 방법에 비하여 제어어시간을 단축시킨 제어함수를 제시한다. 제시된 제어함수는 전원에 포함된 리플과 노이즈를 스위칭하는 과정에서 자동으로 보상하며 역율 1이되게 스위칭한다. 시뮬레이션 결과와 실험결과를 함께 제시한다.

• 조명전기설비학회논문지
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• 제23권5호
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• pp.88-95
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• 2009

본 논문은 연료전지용 전력변환기 개발에 관한 연구로 높은 승압비를 갖는 DC/DC 컨버터를 구성함에 있어서 기존 방식과 달리 변압기의 2차측 출력을 직렬로 연결하여 다이오드와 콘덴서 및 리액터를 줄일 수 있는 구조의 새로운 멀티 DC/DC 컨버터의 구조를 제안한다. 이러한 구조는 직렬 연결된 변압기의 2차측의 정류부분과 필터부분이 하나의 모듈로 구성되는 장점을 가지며 레벨수의 증가가 용이하다. 또한 제안된 구조에서 출력전압 리플을 줄일 수 있는 새로운 가변 위상 변위형 스위칭 방식을 제안한다. 이러한 모든 사항을 시뮬레이션과 실험을 통하여 검증 하였으며, 제안된 컨버터는 넓은 영역의 출력이 요구되는 부하에 매우 유용할 것으로 사료된다.