A novel zero voltage switching (ZVS) phase shift full bridge (PSFB) converter used in geophysical exploration is proposed in this paper. To extend the ZVS ranges and increase power density of the converter, external inductor acting as leakage inductance is applied and integrated into the integrated magnetic (IM) transformer with separated secondary winding. Moreover, the loss of ZVS PSFB converter is also decreased. Besides, the analysis and accurate prediction methodology of the leakage inductance of the IM transformer are proposed, which are based on magnetic energy and Lebedev. Finally, to verify the accuracy of analysis and methodology, the experimental and finite element analysis (FEA) results of IM transformer and 40 kW converter prototypes are given.
This paper presents the integrated magnetic circuit designing method for phase shift full bridge(PSFB) converter. The integrated magnetic circuit is implemented on redesigned of EI core. The transformer windings are located on center leg and the two inductors are located on the outer legs with air gap. Based on the equivalent circuit model, the principle of operation of the PSFB converter is explained. The operation and performance of the proposed circuit are verified on a 1.2 kW prototype converter. The analysis and design of the integrated magnetic circuit is verified through the experimental and simulation results.
A full-bridge secondary dual-resonant DC-DC converter using the asymmetrical pulse-width modulated (APWM) strategy is proposed in this paper. The proposed converter achieves zero-voltage switching for the power switches and zero-current switching for the rectifier diodes in the whole load range without the help of any auxiliary circuit. Given the use of the APWM strategy, a circulating current that exists in a traditional phase-shift full-bridge converter is eliminated. The voltage stress of secondary rectifier diodes in the proposed converter is also clamped to the output voltage. Thus, the existing voltage oscillation of diodes in traditional PSFB converters is eliminated. This paper presents the circuit configuration of the proposed converter and analyzes its operating principle. Experimental results of a 1 kW 385 V/48 V prototype are presented to verify the analysis results of the proposed converter.
위상변조 풀브리지 컨버터를 설계, 개발하는데 있어, 전력반도체와 그 전력반도체 구동회로, 변압기 및 인덕터, 정류기 등을 포함한 많은 설계 요인들이 존재한다. 그 중에서 위상변조 풀브리지 컨버터의 최적 성능에 매우 큰 영향을 끼치는 것은 변압기 설계이다. 특히 변압기 설계는 대형 컴퓨터 데이터센터에 사용되는 전원장치에서처럼 저전압, 고전류 응용에서 매우 중요하다. 이 논문에서는 위상변조 풀브리지 컨버터의 최적 성능을위한 변압기 설계에 관한 연구 결과를 발표한다. 변압기 설계에 관련된 설계 수식들을 유도하고 세밀한 분석을 한다. 이를 토대로, 12V, 1200W 서버전원장치 응용을 위한 위상변조 풀브리지 컨버터 최적 성능을 위한 변압기 설계를 결과물로 제시한다.
In large vessels, proper water level must be maintained with a balance for right and left equilibrium by absorbing or draining sea water in ballast water tank. However, this ship's ballast-water can be drained marine organisms to local sea area by world trade and this can be a source of ecological disturb. In order to solve these problems, marine organisms must be removed in accordance with the international covenant for the emission of microorganisms. By this reason, the seawater electrolysis rectifier of low-voltage high-current rectifiers with excellent ability for microbial treatment is required. In this paper, PSFB converter will be discussed for the seawater electrolysis rectifier. Furthermore, a new output control method with the power limit operation under the limited maximum voltage condition is proposed for this rectifier. The simulation for the proposed current control method for PSFB Converter is shown using MATLAB/SIMULINK. Finally the usefulness of the proposed control method is presented by the experimental results.
In this paper, we propose the battery charging device for electric bicycle using photovoltaic power. DC voltage from the solar cells is low, it needs to be step-up by the power conversion device. The power conversion device applied to this paper is phase-shift full-bridge converter. This converter steps-up from 12${\sim}$22[Vdc] to 36[Vdc] for charging the battery of electric bicycle. Phase-shift full-bridge converter(PSFB) can obtain twice as much DC voltage compared with half-bridge converter, thus it has lower current stress less than half-bridge converter. It is simulated and tested the battery charging device using photovoltaic power.
In this paper, the phase-shift full-bridge DC/DC converter with fixed-phase operation inverter is proposed. The proposed circuit consists of two full-bridge inverters which are connected in parallel. While one full-bridge inverter operates as the fixed-phase, it regulates the output voltage by adjusting the phase of the other inverter. During the normal operation period, the proposed circuit makes the less amount of conduction loss of the primary switches and secondary synchronous rectifiers, as well as the less amount of the current ripple of the output inductor, than the conventional phase-shift full-bridge DC/DC converter does. Also, it achieves high efficiency by reducing the snubber loss of the secondary synchronous rectifier. To sum up, the present inquiry analyzes the theoretical characteristics of the proposed circuit, and shows the experimental results from a prototype for 450W power supply.
The conventional Phase-Shift Full-Bridge (PSFB) converter has a serious voltage spike because of the ringing between the leakage inductance of the transformer and the parasitic output capacitance of the secondary side rectifier switches. To overcome this problem, an asynchronous active clamp technique employing an auxiliary DC/DC converter has been proposed. However, an exact analyses for designing the auxiliary DC/DC converter has not been presented. Therefore, the amount of power that is supposed to be handled in the auxiliary DC/DC converter is calculated through a precise mode analyses in this paper. In addition, this paper proposes a lossy snubber circuit with hysteresis characteristics to reduce the burden that the auxiliary DC/DC converter should take during the starting interval. This technique results in optimizing the size of the magnetic component of the auxiliary DC/DC converter. The operational principles and the theoretical analyses are validated through experiments with a 48V-to-30V/15A prototype.
Kim, Young-Do;Kim, Chong-Eun;Cho, Kyu-Min;Park, Ki-Bum;Cho, In-Ho;Moon, Gun-Woo
전력전자학회:학술대회논문집
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전력전자학회 2008년도 하계학술대회 논문집
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pp.379-381
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2008
Generally additional leakage inductance and two clamp diodes are adopted into the conventional phase shift full bridge (PSFB) converter for reducing the voltage stress of secondary rectifier diodes and extending the range of zero voltage switching (ZVS) operation. However, since additional leakage inductance carries the ac current similar to the primary one, the core and copper loss oriented from additional leakage inductance can be high enough to decrease the whole efficiency of DC/DC converter. Therefore, in this paper, a new ZVS phase shift full bridge converter with separated primary winding (SPW) is proposed. Proposed converter makes the transformer and additional leakage inductor with one ferrite core. Using this method, leakage inductance is controlled by the winding ratio of separated primary winding. Moreover, by manufacturing the both magnetic components with one core, size and core loss can be reduced and it turns out the improvement of efficiency and power density of DC/DC converter. The operational principle of proposed converter is analyzed and verified by the 1.2kW prototype.
An integrated magnetic (IM) transformer is proposed for a phase shifted full bridge (PSFB) converter with zero voltage switching (ZVS). In a proposed IM transformer, the transformer is located on the center leg of E-core and the output inductor is wound on two outer legs with air gap. The proposed IM transformer is analyzed by using the magnetic capacitor model. For reducing the core size, EE core is redesigned. The proposed IM transformer is experimentally verified on a 1.2 kW prototype converter. The converter efficiency with the proposed IM transformer is about 93 % at full load and its volume size can be reduced. It can be expected that the power density can be largely increased with the proposed IM transformer.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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