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.
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.
Of all the proposed resonant techniques, the well-known phase-shifted full bridge converter remains one of the most attractive because it offers an easy way of achieving ZVS with a minimum of extra components added, which is essential for the high power applications. This paper describes the design of a digital controller for a Phase Shifted Full-bridge PWM Converter. The small-signal model is derived incorporating the effects of phase-shift control and the utilization of the transformer leakage inductance and power FET junction capacitances to achieve the zero-voltage resonant switching. Based on the derived small-signal model, the digital controller is designed in the discrete domain. The performance of designed controller is verified through the simulation.
본 논문에서는 위상천이 풀브리지 인버터를 이용한 새로운 LCD CCFL 백라이트 전자식 안정기를 제안한다. 제안한 전자식 안정기는 소프트스타팅이 적용된 새로운 형태의 디지털 디밍제어를 이용하여 CCFL의 점화전압을 감소시키고 전류스파이크를 제거함으로써, CCFL의 점화 특성을 향상 시키며 나아가 CCFL의 수명을 연장시킨다. 이를 위하여 본 논문은 제안한 전자식 안정기의 풀브리지 인버터 토폴로지를 간략하게 분석하고 여기에 적용된 새로운 디지털 디밍제어 알고리즘을 간단하게 설명한다. 그리고 본 논문은 프로토타입 회로의 설계예를 보이고 단일칩 마이크로컨트롤러 상에 소프트웨어적으로 구현되는 디지털 디밍제어의 구현 방식을 설명한다. 이것은 실제 프로토타입 전자식 안정기로 구현되었으며, 그 실험 결과를 통하여 제안한 전자식 안정기가 정확하게 동작함을 보였다. 제안한 전자식 안정기 프로토타입의 디지털 디밍제어 동작 시의 점화전압은 기존의 전자식 안정기와 비교하여 약 30[%] 정도 감소되었으며 어떠한 전류스파이크도 나타나지 않았다.
This paper proposes a new soft switching technique for a phase-shift controlled bi-directional DC-DC converter. The described converter employs a low profile high frequency transformer and two active full-bridge converters for bidirectional power flow capability. A new soft switching technique is proposed, which guarantees soft switching over wide range (no load to full load) without any additional circuit components. In the proposed switching scheme, the switch pairs in the diagonal position of the converter each are turned on/off simultaneously by the switching signals with a variable duty ratio depending on the phase shift amount, and the converter is operated without freewheeling interval.
In this paper, the GaN FET based phase-shift full-bridge dc-dc converter design is implemented. Switch characteristics of GaN FET were analyzed in detail by comparing state-of-the-art Si MOSFET. Owing to the low conduction resistance and parasitic capacitance, it is expected to GaN FET based power conversion system has improved performance. However, GaN FET is vulnerable to electric interference due to the relatively low threshold voltage and fast switching transient. Therefore, it is necessary to consider PCB layout to design GaN FET based power system because PCB layout is the main reason of stray inductance. To reduce the electric noise, gate voltage of GaN FET is analyzed according to operation mode of phase-shift full-bridge dc-dc converter. Two 600W phase-shifted full-bridge dc-dc converter are designed based on the result to evaluate effects of stray inductance.
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.
Kim, Eun-Soo;Choi, Hae-Young;Park, Soon-Gu;Kim, Tae-Jin;Kim, Yoon-Ho;Lee, Jae-Hak
전력전자학회:학술대회논문집
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전력전자학회 1998년도 Proceedings ICPE 98 1998 International Conference on Power Electronics
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pp.442-446
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1998
With the advent of the high-speed microprocessor and DSP, the possibility of executing a control strategy in digital domain has become a reality. By the use of the DSP and microprocessor controller, many high power converters such as especially inverter and motor drive system may be enhanced resulting in the improved robustness to EMI, the ability to communicate the operating conditions and the ease of adjusting the control parameters. But, the digital controller using DSP or microprocessor is not applied in the high frequency switching power supplies, especially full bridge dc/dc converter. So, this paper presents the method and realization of designing a digital-to-phase shift PWM circuit for full digital controlled phase-shifted full bridge dc/dc converter with zero voltage switching. The operating principles, simulation and experimental results will be presented.
본 논문에서는 유도성 부하를 가지는 위상 변위 풀 브릿지 컨버터(PSFB)의 성능과 다양한 유도성 부하를 갖는 출력 전류의 동적 응답을 향상시키는 새로운 전류 제어 기법을 제안하였다. 누설 인덕턴스 및 유도성 부하를 포함하는 향상된 동적 모델을 사용하였으며, 유도 부하의 변화에 대한 영향을 상세히 분석하였다. 제안된 전류 제어 방식은 위상 여유 사양을 기반으로 설계하였다. 결과적으로 제안된 전류 제어 기법은 기존의 전류 제어 기법과 비교하여 동적 응답을 개선시킬 수 있음을 확인하였다. 설계된 컨트롤러의 성능은 500 A PSFB 컨버터 시스템을 통하여 검증하였다. 이 결과는 초전도 장치와 같이 유도성 부하가 큰 고 전류 애플리케이션에 활용할 수 있다.
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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