• Journal of Power Electronics
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• 제13권5호
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• pp.766-778
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• 2013

The depletion of natural resources and renewable energy sources, such as photovoltaic (PV) energy, has been highlighted for global energy solution. The PV power control unit in the PV power-generation technology requires a high step-up DC-DC converter. The conventional step-up DC-DC converter has low efficiency and limited step-up ratio. To overcome these problems, a novel high step-up DC-DC converter using an isolated switched capacitor cell is proposed. The step-up converter uses the proposed transformer and employs the switched-capacitor cell to enable integration with the boost inductor. The output of the boost converter and isolated switched-capacitor cell are connected in series to obtain high step-up with low turn-on ratio. A hardware prototype with 30 V to 40 V input voltage and 340 V output voltage is implemented to verify the performance of the proposed converter. As an extended version, another novel high step-up isolated switched-capacitor single-ended DC-DC converter integrated with a tapped-inductor (TI) boost converter is proposed. The TI boost converter and isolated-switched-capacitor outputs are connected in series to achieve high step-up. All magnetic components are integrated in a single magnetic core to lower costs. A prototype hardware with 20 V to 40 V input voltage, 340 V output voltage, and 100 W output power is implemented to verify the performance of the proposed converter.

• Journal of Electrical Engineering and Technology
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• 제9권6호
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• pp.2224-2236
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• 2014

The performance of an isolated high voltage full bridge converter is improved using a voltage doubler. In a conventional high voltage full bridge converter, the diode of the transformer secondary voltage undergoes a voltage spike due to the leakage inductance of the transformer and the resonance occurring with the parasitic capacitance of the diode. In addition, in the phase shift control, conduction loss largely increases from the freewheeling mode because of the circulating current. The efficiency of the converter is thus reduced. However, in the proposed converter, the high voltage dual converter consists of a voltage doubler because the circulating current of the converter is reduced to increase efficiency. On the other hand, in the proposed converter, an input current is distributed when using parallel input / serial output and the output voltage can be doubled. However, the voltages in the 2 serial DC links might be unbalanced due to line impedance, passive and active components impedance, and sensor error. Considering these problems, DC injection is performed due to the complementary operations of half bridge inverters as well as the disadvantage of the unbalance in the DC link. Therefore, the serial output of the converter needs to control the balance of the algorithm. In this paper, the performance of the conventional converter is improved and a balance control algorithm is proposed for the proposed converter. Also, the system of the 1.5[kW] PCS is verified through an experiment examining the operation and stability.

• 조명전기설비학회논문지
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• 제21권2호
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• pp.54-63
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• 2007

최근 저전압 대전류 출력 특성을 갖는 연료전지를 위한 새로운 발전시스템으로 주목받고 있다. 연료전지 발전시스템에서는 DC-DC 승압용 컨버터와 DC-AC 인버터가 필요하다. 그러므로 본 논문에서는 연료전지의 전압을 $380[V_{DC}]$로 승압하기 위한 절연형 DC-DC 컨버터와 단상 $220[V_{AC}]$로 변환하기 위한 LC필터를 가진 PWM 인버터로 구성된 전력변환장치를 제안하였다. 특히 제안한 고주파 절연형 ZVZCS PWM DC-DC 컨버터는 환류 다이오드를 포함한 탭부 인덕터 필터를 이용하여 순환 전류를 저감시켰으며, 스위치 및 변압기의 턴-온, 턴-오프시에 오버슈트 전압이나 과도현상이 발생하지 않는다. 그리고 넓은 출력 전압 조정에도 효율을 $93{\sim}97[%]$정도 얻을 수 있으며, 출력 부하전류의 변화에 대해 거의 일정한 출력 전압 특성을 가졌다.

• 한국과학예술포럼
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• 제20권
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• pp.421-428
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• 2015

전기/하이브리드 자동차, 도금용 정루기 등에 들어가는 전력변환장치는 SCR, MOSFET, IGBT와 같은 스위칭 소자가 필수적으로 사용되며 이를 구동하기 위해서는 Gate Driver가 역시 필수적으로 사용된다. 본 논문에서는 대용량 전력변환장치에 사용되는 스위칭소자 SCR/IGBT를 구동하는데 필요한 Gate Driver를 제안한다. 제안된 Gate Driver는 4개의 BJT를 이용한 H-Bridge를 포함하며, 이는 입력된 DC 전력을 AC로 변환하여 Transformer를 통하여 Isolate 된 전원을 생성한다. 또한 Gate 제어 신호는 입력 전원과 Isolated된 전원이 연결된 Photo Coupler를 통해 Isolate된 제어 신호로 변환하여 실제 SCR/IGBT를 구동한다. 본 논문에서는 Simulation을 통해서 설계된 555 Timer를 통한 H-Bridge 동작을 검증하며 시제품을 제작하여 27V 50,000A 급의 도금용 정류기를 구동시켜 파형을 확인함으로써 제안된 Gate Driver의 타당성을 검증한다.

• 대한전기학회논문지:전기물성ㆍ응용부문C
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• 제50권10호
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• pp.509-516
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• 2001

Isolated phase bus(IPS) has a special structure for carrying large current generated by a generator to a main transformer. In the analysis of IPB, the understanding of the magnetic field distribution generated by large current is important. Especially, while the bus conductor current is flowing, almost same amount of current as bus conductor current is induced in the enclosures under the influence of time varying magnetic field, and therefore the large electric loss and the deterioration of insulating capability might occur due to Joule heating effect. Hence for the optimal design of IPB satisfying the condition to minimize the loss, the accurate analysis of magnetic field distribution and the eddy current characteristics of three phase isolated phase bus have been investigated. In the analysis of time varying magnetic field, instead of finite difference method(FDM) which is generally used, finite element method with phasor concept is investigated under the assumption that the bus current is purely sinusoidal. The characteristics is studied along the phase angle by comparing the effect of eddy current on the magnetic field distribution with the case that eddy current is not considered, and also the effect of material, thickness and radius of enclosure on the eddy current distribution is discussed.

• 전력전자학회논문지
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• 제15권6호
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• pp.441-450
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• 2010

리튬전지는 다양한 전자기기의 구동전원으로 널리 사용되고 있으며, 충전과 방전 동작을 수차례 반복하는 화성공정은 이러한 리튬전지의 생산에 필수적이다. 본 논문에서는 충전동작과 방전동작을 하나의 장치로 수행할 수 있는 리튬전지 충방전용 직류-직류 변환기를 제안하고 설계한다. 제안한 변환기는 리튬전지의 충방전 특성을 고려하여 설계하였으며, 충전모드에서는 포워드 변환기로 동작하고 방전모드에서는 절연된 부스트 변환기로 동작한다. 해석을 바탕으로 설계조건에 부합하는 변압기의 권선 수, 인덕터, 커패시터 및 스위칭 소자를 설계하였다. 끝으로 설계한 변수를 적용한 시뮬레이션과 실험을 통하여 본 논문에서 제안한 변환기 설계의 타당성을 입증하였다.

• 전기학회논문지
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• 제56권6호
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• pp.1071-1079
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• 2007

In this paper, a novel space vector control method for isolated multi-level inverter using 3-phase low frequency transformers is proposed. This method is based on the simplification of the space-vector diagram of a five-level inverter using calculated table into fully programming method. The execution time of the proposed method is about same as that of the method using calculated table. Also, the proposed method is easily applied to other case level inverter. We applied this method into the 3-phase IHCML inverter using common arm. It makes possible to use a single DC power source due to employing low frequency transformers. In this inverter, the number of transformers could be reduced compare with an exiting 3-phase multi-level inverter using single phase transformer. In addition, this method generates very low harmonic distortion operation with nearly fundamental switching frequency. Finally, We tested multi-level inverter to clarify electric circuit and reasonableness through Matlab simulation and experiment by using prototype inverter.

• 조명전기설비학회논문지
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• 제20권4호
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• pp.21-28
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• 2006

본 논문에서는 Ballard사의 1.2[kW]급 연료전지와 연료전지의 저전압($28{\sim}43[VDC]$)을 승압(380([VDC])시키기 위한 풀-브리지 직류-직류 컨버터, 그리고 승압된 직류 링크전압을 교류 전압(220[VAC]), 60[Hz]으로 변환하기 위한 단상 풀-브리지 인버터로 구성된 연료전지 발전용 전력변환시스템 중 풀-브리지 고주파 절연형 영전압 영전류 스위칭 위상 천이 펄스폭 변조 직류-직류 컨버터를 제안하였다. 제안한 풀-브리지 고주파 절연형 영전압 영전류 스위칭 위상 천이 펄스폭 변조 직류-직류는 프리휠링 다이오드를 포함한 탭부 인덕터 필터를 이용하여 순환 전류를 저감시켰으며, 스위치 및 변압기의 턴-온, 턴-오프시에 오버슈트 전압이나 과도현상이 발생하지 않는다. 그리고 넓은 출력 전압 조정에도 효율을 $93{\sim}97[%]$정도 얻을 수 있으며, 출력 부하전류의 변화에 대해 거의 일정한 출력 전압 특성을 가졌다.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2006년도 춘계학술대회 논문집 전기기기 및 에너지변환시스템부문
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• pp.351-354
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• 2006

Recently, a fuel cell with low voltage and high current output characteristics is remarkable for new generation system It needs both a DC-DC step-up converter and DC-AC inverter to be used in fuel cell generation system Therefor, this paper, consists of an isolated DC -DC converter to boost the fuel cell voltage 380[$V_{DC}$] and a PWM inverter with LC filter to convent the DC voltage to single phase 220[$V_{AC}$]. Expressly, a tapped inductor filter with freewheeling diode is newly implemented in the output filter of the proposed high frequency isolated ZVZCS PWM DC-DC converter to suppress circulating current under the wide output voltage regulation range, thus to eliminate the switching and transformer turn-on/off over-short voltage or transient phenomena Besides the efficiency of 93-97[%]is obtained over the wide output voltage regulation ranges and load variations.

• 조명전기설비학회논문지
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• 제23권5호
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• pp.101-109
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• 2009

본 논문에서는 변압비가 다른 2개의 삼상 변압기를 이용한 새로운 방식의 cascade 3상 IHCML(Isolated H-bridge Cascade Multi-Level) 인버터 및 제어 방식을 제안한다. 또한 cascade 3상 IHCML 인버터를 제어하기 위해 최근접 벡터를 이용한 벡터제어 기법을 사용하였다. 이로 인해 많은 전력을 담당하는 대용량 H-bridge의 스위칭 주파수는 출력 기본주파수와 거의 동일하여 제어 스위치 손실이 작으며, 작은 전력을 담당하는 저용량 H-bridge의 스위칭 주파수는 높게 제어 하므로 출력전압의 품질이 향상되었다.