• 전력전자학회:학술대회논문집
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• 전력전자학회 2019년도 전력전자학술대회
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• pp.348-349
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• 2019

본 논문은 전기자동차용 8.1kW/L의 높은 전력밀도를 갖는 저전압 DC-DC 컨버터(Low-voltage DC-DC converter, LDC)의 설계 방법을 제안한다. 넓은 전압범위에서 높은 전력밀도를 성취하기 위해 위상천이 풀-브릿지(Phase Shift Full-Bridge, PSFB) 컨버터의 2차측 토폴로지 후보군의 비교를 통해 전류-더블러 토폴로지로 토폴로지가 선정되었다. 또한 자속 상쇄 기법이 적용된 매트릭스 변압기를 적용한 PSFB 컨버터와 냉각기의 구조설계를 통해 8.1kW/L의 전력밀도를 달성하였으며 1.8kW 시작품을 제작하여 성능을 검증하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제17권10호
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• pp.600-608
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• 2016

본 논문은 저전압-고전류 사양을 갖는 전력변환 시스템에 적합한 고효율 인터리브드 방식의 위상천이 풀브릿지 컨버터를 제안한다. 제안하는 컨버터는 1차 측에 '3개의 스위치 브릿지와 2개의 트랜스포머', 2차 측에 '2개의 정류단'으로 구성되어 있다. 2개의 트랜스포머는 각각 동일한 크기의 전력변환을 담당하고, 서로가 위상 차이를 두고 에너지를 전달하는 특징을 갖는다. 이를 통해 기존의 인터리브드 방식의 위상천이 풀브릿지 컨버터 수준의 높은 시스템 안정성을 가지게 된다. 제안하는 컨버터는 기존 컨버터의 효율향상 한계로 작용하였던 lagging-leg 스위치의 하드스위칭 특성을 개선하기 위해 새로운 회로 구조와 제어기법을 적용하였다. 이를 통해 제안하는 컨버터는 기존 컨버터에 비해 하드스위칭 조건을 갖는 스위치의 수를 절반으로 줄였으며, 기존 컨버터에 비해 회로 구성에 사용되는 스위치의 수를 줄여 시스템의 복잡도를 개선하는 효과도 얻었다. 제안하는 컨버터의 특성을 확인하기 위해 본 논문에서는 저전압-고전류 특징을 갖는 3kW 서버용 전원장치 스펙을 이용하여 기존 컨버터와 제안하는 컨버터 시스템을 설계하였고, PSIM 시뮬레이션 툴을 활용하여 두 회로의 동작 특징을 비교하였다.

• 전력전자학회:학술대회논문집
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• 전력전자학회 2012년도 전력전자학술대회 논문집
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• pp.335-336
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• 2012

본 논문에서는 출력 인덕터 전류의 리플을 저감할 수 있는 새로운 방식의 위상천이 풀 브리지 컨버터를 제안한다. 제안된 회로는 2개의 풀 브리지 인버터가 연결된 구조로 되어 있으며 하나의 풀 브리지 인버터가 고정 위상($0^{\circ}$)으로 동작할 때, 다른 풀 브리지 인버터의 위상을 조절하여 출력 전압을 제어하는 방식이다. 정상 동작 시, 제안회로는 기존 위상천이 풀 브리지 컨버터에 비해 출력 인덕터 전류 리플이 매우 작고, 2차 측 정류기의 공진 전압도 작아져 출력 LC 필터의 소형화 및 고효율화가 가능하여 대전류 사양에 매우 적합한 장점을 갖는다. 본 논문에서는 제안된 회로의 이론적인 특성을 분석하고, 450W 전원장치를 시작품으로 제작하여 그 우수성을 확인하였다.

• 전력전자학회논문지
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• 제3권3호
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• pp.231-239
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• 1998

본 논문에서는 대용량에 적합한 영전압 스위칭 전브리지 PWM 직류/직류 변한기의 동특성 해석과 제어 루프의 설계에 대해 논하였다. 전압을 제어하기 위한 위상전이제어의 효과와 영전압 스위칭을 위한 변압기의 누설인덕턴스, FET의 적합 커패시턴스의 이용효과를 고려한 소신호 모델을 유도하였다. 이 소신호 모델은 PWM 벅 변환기의 등가모델에 시비율 변조에 대한 두 개의 종속 전원을 추가함으로써 모델링할 수 있다. 소신호 해석 결과를 근거로 하여 2-극점, 1-영점 보상회로를 사용한 전압제어기를 설계하였다. 설계된 제어기의 타당성을 검증하기 위해서 개루프 시스템과 폐루프 시스템의 소신호 해석결과를 비교하였으며, 2kW급 부하실험으로 설계한 전압제어기의 동특성이 우수함을 실험적으로 입증하였다.

• 조명전기설비학회논문지
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• 제18권3호
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• pp.135-141
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• 2004

전기 에너지를 이용한 살균장치는 화학적인 과정이 없으며, 2차적인 환경 오염도 발생시키지 않는 장점을 가지고 있다. 또한 전력변환회로에는 영전류 스위칭과 영전압 스위칭을 사용한 소프트 스위칭 토폴로지에 의하여 스위칭 손실을 감소시키고, 장치의 크기를 소형화시킬 수 있는 장점이 있다. 제안한 전원장치는 기존의 장치들보다 출력전류가 매우 적어 전원 시스템으로 제작할 경우 소형화가 가능하며 가격이 저감될 수 있다. 따라서 이 전원 장치는 전력 소비가 적고 전력 변환이 급격한 곳에 적합하다.

• 전력전자학회:학술대회논문집
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• 전력전자학회 2013년도 전력전자학술대회 논문집
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• pp.165-166
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• 2013

기존의 위상천이 풀 브리지 DC/DC 컨버터의 경우 변압기의 누설 인덕턴스와 정류 스위치의 기생 출력 캐패시턴스 사이의 공진으로 인하여 정류 스위치에 스파이크 전압이 발생하며, 이는 시스템의 전력 변환 효율을 감소시킨다. 최근에 보조 DC/DC 컨버터를 사용하여 클램핑 캐패시터에서 흡수된 에너지를 부하로 회기시키는 방법이 연구되고 있으나, 보조 DC/DC 컨버터를 설계하기 위한 정확한 분석은 제시되지 않았다. 따라서, 본 논문에서는 2차 측 정류기의 공진 전압을 저감할 수 있는 비동기식 능동형 스너버 회로의 설계방법을 제안한다. 또한, 초기 기동 시에 발생되는 큰 공진에너지를 히스테리시스 회로를 이용하여 저항을 통해 소모시킴으로써 보조 DC/DC 컨버터의 자성소자를 최소화할 수 있다. 본 논문에서는 제안된 방식의 타당성을 검증하기 위하여 이론적으로 분석하며, 450W급 시작품을 제작하여 제안방식의 타당성을 검증하였다.

• 전력전자학회:학술대회논문집
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• 전력전자학회 2019년도 추계학술대회
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• pp.168-169
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• 2019

본 논문은 친환경자동차용 저전압 DC-DC 컨버터(Low-voltage DC-DC converter, LDC)의 고전력밀도 달성을 위한 스위칭 주파수 선정 및 구조 설계 방법을 소개한다. 위상천이 풀-브릿지(Phase-Shift Full-Bridge, PSFB) 컨버터의 손실 분석을 통해 스위칭 주파수 700kHz 선정하였으며, 냉각수 온도 65℃, 분당 8리터의 유량 기준으로 소자 온도가 110℃ 이내로 관리 되도록 고려하여 구조 설계를 수행했다. 온도 조건을 만족하면서 8kW/L의 높은 전력밀도를 달성하였으며 입력전압 200V-310V, 출력전압 12.8V-15.1V의 전압 범위를 만족하는 1.8kW 최종 시작품을 제작하여 실험으로 검증하였다.

• 전력전자학회:학술대회논문집
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• 전력전자학회 2012년도 전력전자학술대회 논문집
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• pp.183-184
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• 2012

본 논문에서는 출력 인덕터 리플과 2차 측 정류기의 공진 전압을 저감할 수 있는 다중 위상천이 풀 브리지 컨버터를 제안한다. 제안된 회로는 총 8개의 스위치가 사용되며, 각 4개의 스위치가 하나의 위상천이 풀 브리지 인버터 부를 구성하는 구조이다. 기존 위상천이 풀 브리지 컨버터의 경우, 진상레그와 지상레그의 위상차이를 조절하여 출력전압을 제어하는데 반해, 제안된 회로는 진상레그와 지상레그의 위상차이 뿐만 아니라 각 풀 브리지 인버터 부의 위상차이를 동시에 조절하여 출력전압을 제어하는 것이 특징이다. 이를 통하여 제안회로는 출력 인덕터 전류 리플 및 2차 측정류기의 공진 전압을 크게 저감시킬 수 있어 고 효율화에 유리하다. 본 논문에서는 제안된 회로의 이론적 해석 및 PSIM 모의실험을 수행하며, 450W급 시작품을 제작하여 제안회로의 타당성을 검증하였다.

• Journal of Power Electronics
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• 제17권4호
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• pp.905-913
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• 2017

To enhance the zero-voltage switching (ZVS) range and power density of the phase-shift full-bridge (PSFB) ZVS converters used in geophysical exploration, an additional resonant inductor is used as a leakage inductance and a blocking capacitor which is equivalent to interlayer capacitance is integrated into a novel integrated inductor-capacitor-transformer (L-C-T). The leakage inductance and equivalent interlayer capacitance of the novel integrated L-C-T are difficult to determine by conventional methods. To address this issue, this paper presents accurate and efficient methods to compute the leakage inductance and equivalent interlayer capacitance. Moreover, the accuracy of this methodology, which is based on electromagnetic energy and Lebedev's method, is verified by an experimental analysis and a finite element analysis (FEA). Taking the problems of the novel integrated L-C-T into consideration, the losses of the integrated L-C-T are analyzed and the temperature rise of the integrated L-C-T is determined by FEA. Finally, a PSFB ZVS converter prototype with the novel integrated L-C-T is designed and tested.

• 조명전기설비학회논문지
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• 제21권5호
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• pp.10-24
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• 2007

본 연구에서는 연료전지의 전압을 $380[V_{DC}]$로 승압하기 위한 새로운 절연형 DC-DC 컨버터와 단상 $220[V_{DC}]$로 변환하기 위한 LC필터를 가진 PWM 인버터로 구성된 연료전지용 전력변환장치를 제안하였다. 여기서 기존의 컨버터보다 부품수가 적고 제어가 용이하며, 대용량에 적합한 새로운 DC-DC 컨버터는 2차측에 스위치 $S_5,\;S_6$을 추가로 구성하여 위상천이 폭을 조절함으로써 출력 전력을 제어할 수 있으며, 넓은 출력 전압 조정에서도 $93{\sim}97[%]$의 효율을 얻을 수 있다. 그리고 연료전지와 유사한 출력 특성을 갖는 연료전지 시뮬레이터를 구현하였으며, 적절한 데드 타임 td을 제어하여 고주파 변압기의 여자 전류의 피크값과 고주파 변압기 1차측 전류가 일치하는 부분에서 소프트 스위칭을 실현 시켰다. 또한 직렬 인덕턴스 La를 추가적으로 적절하게 설정하여 2차측의 스위치와 직렬 다이오드에 발생하는 서지 전압과 경부하시에 발생되는 도통 손실을 저감시켰다. 끝으로 TMS320C31보드와 EPLD를 이용한 PWM 스위칭 기법에 의해 동작하는 단상 인버터를 설계, 제작하여 가정용 교류전압 공급에 유용하게 활용할 수 있다.