Zhang, Yun;Gao, Yongping;Li, Jing;Sumner, Mark;Wang, Ping;Zhou, Lei
Journal of Power Electronics
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v.16
no.6
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pp.2035-2044
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2016
In order to match the voltages between high voltage battery stacks and low voltage super-capacitors with a high conversion efficiency in hybrid energy sources electric vehicles (HESEVs), a high ratio bidirectional DC-DC converter with a synchronous rectification H-Bridge is proposed in this paper. The principles of high ratio step-down and step-up operations are analyzed. In terms of the bidirectional characteristic of the H-Bridge, the bidirectional synchronous rectification (SR) operation is presented without any extra hardware. Then the SR power switches can achieve zero voltage switching (ZVS) turn-on and turn-off during dead time, and the power conversion efficiency is improved compared to that of the diode rectification (DR) operation, as well as the utilization of power switches. Experimental results show that the proposed converter can operate bidirectionally in the wide ratio range of 3~10, when the low voltage continuously varies between 15V and 50V. The maximum efficiencies are 94.1% in the Buck mode, and 93.6% in the Boost mode. In addition, the corresponding largest efficiency variations between SR and DR operations are 4.8% and 3.4%. This converter is suitable for use as a power interface between the battery stacks and super-capacitors in HESEVs.
Kim, In-Dong;Kim, Jin-Young;Nho, Eui-Cheol;Kim, Heung-Geun
Journal of Power Electronics
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v.10
no.5
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pp.461-467
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2010
This paper proposes a new soft-switched Sepic converter. It has low switching losses and low conduction losses due to its auxiliary communicated circuit and synchronous rectifier operation, respectively. Because of its positive and buck/boost-like DC voltage transfer function (M=D/(1-D)), the proposed converter is desirable for use in distributed power systems. The proposed converter has versions both with and without a transformer. The paper also suggests some design guidelines in terms of the power circuit and the control loop for the proposed converter.
Kim, In-Dong;Paeng, Seong-Hwan;Park, Sung-Dae;Nho, Eui-Cheol;Ahn, Jin-Woo
The Transactions of The Korean Institute of Electrical Engineers
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v.56
no.2
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pp.301-310
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2007
Bidirectional DC-DC converters allow transfer of power between two dc sources, in either direction. Due to their ability to reverse the direction of flow of power, Dey are being increasingly used in many applications such as battery charge/dischargers, do uninterruptible power supplies, electrical vehicle motor drives, aerospace power systems, telecom power supplies, etc. This Paper Proposes a new bidirectional Sepic/Zeta converter. It has low switching loss and low conduction loss due to auxiliary communicated circuit and synchronous rectifier operation, respectively Because of positive and buck/boost-like DC voltage transfer function(M=D/1-D), the proposed converter is very desirable for use in distributed power system. The proposed converter also has both transformer-less version and transformer one.
본 논문에서는 기본적인 직류-직류 변환기 중 하나인 동기식 강압형 직류-직류 변화기를 디지털 제어로 구현함으로서 아날로그 제어기를 디지털 제어기로 변환 하는 과정에 관하여 설명한다. 먼저 전원단의 소신호 특성을 해석하여 제어대 출력전압의 전달함수를 찾아내고, 이것을 토대로 아날로그 제어기를 설계 하여 Simulink를 통하여 시뮬레이션을 수행하고, 설계된 아날로그 제어기를 바탕으로 Matlab을 이용한 Emulation 기법을 사용하여 디지털 제어기를 설계 한다. DSP(TMS320F28335)를 사용한 동기식 강압형 직류-직류 변환기에 설계된 디지털 제어기를 적용하여 안정도와 부하변동에 따른 응답 특성을 확인 한다.
Bidirectional DC/DC converters allows transfer of power between two dc sources, in either direction. Due to their ability to reverse the direction of flow of power, they are being increasingly used in many applications such as battery charger/dischargers, dc uninterruptible power supplies, electrical vehicle motor drives, aerospace power systems, telecom power supplies, etc. This paper proposes a new bidirectional Sepic/zeta converter. It has low swicthing loss and low conduction loss due to auxiliary communicated circuit and synchronous rectifier operation, respectively. Because of positive and buck/boost-like DC voltage transfer function(M=D/1-D), the proposed converter is very desirable for use in distributed power system . The proposed converter also has both transformerless version and transformer one.
Lee, Sang Hyeok;Kim, Dong Hyung;Kim, Hyoung Joon;Gohng, Sang Ho;Jung, Lee Hwa;Park, Sung Jun
Proceedings of the KIPE Conference
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2014.07a
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pp.9-10
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2014
자동차 업계는 전장화 가속화와 강화된 환경규제에 대응하기 위해 자동차의 12[V] 전기시스템과 더불어 48[V] 전기 시스템에 대한 도입을 추진하고 있다. 듀얼 전기시스템을 사용할 경우 소모 전력이 적은 부품에 대해서는 기존의 12[V] 시스템을 유지하고 전력 소모가 큰 전동식 조향장치, 브레이크, 공조 시스템은 48[V] 시스템을 사용함으로써 비용을 최소화 하고 연비를 최대 15[%]까지 개선시킬 수 있는 특징을 갖고 있다. 이를 구현하기 위해서는 양방향 DC/DC 컨버터가 필수적 이며 LS그룹 계열사인 자동차부품 전문기업인 대성전기에서는 4-phase Synchronous Buck 구조의 양방향 DC/DC 컨버터를 개발하였다.
본 논문에서는 GaN HEMT를 이용하여 동기 벅 컨버터 구동 시 기생 커패시턴스, 기생 인덕턴스 등에 의해 발생하는 노이즈를 분석한다. 노이즈 분석을 통해, dv/dt의 크기에 따라 발생하는 전류가 각 게이트-소스 단 전압 노이즈의 원인이 되는 것을 확인하였다. 노이즈의 원인인 dv/dt를 줄이기 위한 외부 회로를 제안하여 GaN HEMT의 안정적인 동작을 실험을 통해 검증한다.
Jung, Dong Yun;Jang, Hyun Gyu;Kim, Minki;Park, Junbo;Jun, Chi-Hoon;Park, Jong Moon;Ko, Sang Choon
ETRI Journal
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v.41
no.6
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pp.811-819
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2019
We propose a substrate with high thermal conductivity, manufactured by the low-temperature co-fired ceramic (LTCC) multilayer circuit process technology, as a new DC/DC converter platform for power electronics applications. We compare the reliability and power conversion efficiency of a converter using the LTCC substrate with the one using a conventional printed circuit board (PCB) substrate, to demonstrate the superior characteristics of the LTCC substrates. The power conversion efficiencies of the LTCC- and PCB-based synchronous buck converters are 95.5% and 94.5%, respectively, while those of nonsynchronous buck converters are 92.5% and 91.3%, respectively, at an output power of 100 W. To verify the reliability of the LTCC-based converter, two types of tests were conducted. Storage temperature tests were conducted at -20 ℃ and 85 ℃ for 100 h each. The variation in efficiency after the tests was less than 0.3%. A working temperature test was conducted for 60 min, and the temperature of the converter was saturated at 58.2 ℃ without a decrease in efficiency. These results demonstrate the applicability of LTCC as a substrate for power conversion systems.
The Transactions of the Korean Institute of Power Electronics
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v.11
no.4
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pp.385-394
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2006
The application areas of traditional push-pull converters are limited because the voltage stress of switches is high (twice of the input voltage). But the push - pull converter topology is suitable for unregulated low-voltage to high-voltage power conversion such as the fuel cell. This paper presents a novel power converter structure that is very suitable for the DC/DC converter in fuel cell systems. Based on this structure, a ZVS- ZCS push-pull converter is proposed. The switches of the proposed push-pull converter can operate under ZVS or ZCS condition with the help of a new passive clamping circuit. The passive clamping techniques solves the voltage overshoot problem. Because the buck converter circuit operates at twice the synchronous switching frequency of the push-pull converter, the peak current in the current-fed inductor and transformer is reduced. The operation principle of the proposed converter is analyzed and verified by simulations and experimental results. A 1 kW DC/DC converter was implemented with DSP TMS320F2812, from which experimental results have shown that efficiency improvement and surge suppression can be achieved effectively.
The control method of the bidirectional DC/DC converter for instantaneous regenerative current control is described in this paper. The general method to control the DC/DC converter is the output voltage control. However, the regenerative current cannot be controlled to be constant with this control method. To improve the performance of the conventional control method, the DC-link voltage of the inverter is controlled within the tolerance range by the instantaneous boost and buck operations of the bidirectional DC/DC converter. By the proposed control method, the battery current can be controlled to be constant regardless of the motor speed variation. The improved performance of the DC/DC converter controlled by the proposed control method is verified by the experiment and simulation of the system with the inverter and IPMSM(Interior Permanent Magnet Synchronous Motor) which is operated by the reduced practical speed profile.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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