Z-소스 인버터는 스위치의 암 단락과 개방을 이용한 인버터로써 기존의 전압형과 전류형 인버터의 단점을 개선하면서 승압 및 강압 기능을 동시에 가질 수 있다. 하지만 주전원과 스위치 회로 사잉에 위치한 임피던스 네트워크 때문에 스위칭 소자에 과도한 전압 오버슈트가 발생하며, 암 단락으로 인한 스위칭 손실이 기존의 전압형 인버터보다 증가하게 되는 단점이 있다. 본 논문에서는 소프트 스위칭 구현이 가능한 무손실 스너버를 적용한 소프트 스위칭 트랜스-Z-소스 인버터를 제안한다.
본 논문은 양방향 컨버터에 적용 가능하며 스위칭 손실을 저감할 수 있는 새로운 무손실 스너버를 제안한다. 제안 방식은 스위칭 특성을 개선하기 위하여 스위치 턴 온 시 전류의 기울기를 낮추고, 스위치 오프 시 전압의 기울기를 낮춰 스위칭 시 전압과 전류가 겹침으로써 발생되는 손실을 최소화 하여 고 주파수 구동에 유리한 장점을 갖는다. 또한 양방향 컨버터에서 사용되는 보조스위치의 전류가 서서히 감소하도록 하여 body diode에서 발생하는 역 회복 문제를 획기적으로 해결할 수 있다. 제안회로의 타당성 검증을 위하여 이론적 해석 및 Simulation 결과를 제시한다.
본 논문은 무손실 스너버 회로를 적용함으로써 스위치의 온/오프 시 발생하는 스위칭 손실을 저감시킬 뿐만 아니라 출력 다이오드의 역 회복 특성을 개선하여 보다 향상된 효율을 갖는 강압형 컨버터를 제안한다. 또한 스위칭 손실을 줄여 고 주파수 구동을 가능하게 하고, 이를 통해 전원회로의 고 전력밀도 구현을 목적으로 하고 있다. 제안된 무손실 스너버의 타당성 검증을 위해 이론적 분석과 실험결과를 제시한다.
본 논문에서는 태양광 인버터용 최대전력점 추종기의 고 효율화를 위한 새로운 구조의 무손실 스너버를 제안한다. 제안된 무손실 스너버는 보조 인덕터 1개, 스너버 캐패시터 2개, 다이오드 2개만으로 구성되어 시스템 부피가 크게 증가하지 않는다. 또한 제안된 무손실 스너버는 보조 인덕터 및 스너버 캐패시터로 인하여 스위치의 턴 온 및 턴 오프 시 소프트 스위칭이 가능하며, 출력 다이오드의 역회복 특성에 의한 역전류 현상 또한 크게 개선할 수 있다. 또한 스너버 캐패시터에 저장된 에너지는 공진을 통하여 모두 출력측으로 회생되므로 효율이 우수한 장점을 갖는다. 제안된 무손실 스너버의 타당성 검증을 위하여 1.5kW급 부스트 컨버터의 시작품 제작을 통한 실험결과를 제시한다.
In this paper, authors propose a new buck-boost converter of discontinuous conduction mode (DCM) added electric isolation. The proposed converter with DCM eliminates the complicated circuit control requirement and reduces the size of components. The general converters of high efficiency are made that the power loss of the used switching devices is minimized. To achieve the soft switching operation of the used control switches, the proposed converter uses a lossless snubber capacitor. The proposed converter achieves the soft-switching for all switching devices without increasing their voltage and current stresses. The result is that the switching loss is very low and the efficiency of converter is high. The soft switching operation of the proposed converter is verified by digital simulation and experimental results.
This paper presents a new circuit topology of DC busline switch and snubbing capacitor-assisted full-bridge soft-switching PWM inverter type DC-DC power converter with a high frequency link for low voltage large current applications as DC feeding systems, telecommunication power plants, automotive DC bus converters, plasma generator, electro plating plants, fuel cell interfaced power conditioner and arc welding power supplies. The proposed power converter circuit is based upon a voltage source-fed H type full-bridge high frequency PWM inverter with a high frequency transformer link. The conventional type high frequency inverter circuit is modified by adding a single power semiconductor switching device in series with DC rail and snubbing lossless capacitor in parallel with the inverter bridge legs. All the active power switches in the full-bridge inverter arms and DC busline can achieve ZVS/ZVT turn-off and ZCS turn-on commutation operation. Therefore, the total switching losses at turn-off and turn-on switching transitions of these power semiconductor devices can be reduced even in the high switching frequency bands ranging from 20 kHz to 100 kHz. The switching frequency of this DC-DC power converter using IGBT power modules is selected to be 60 kHz. It is proved experimentally by the power loss analysis that the more the switching frequency increases, the more the proposed DC-DC converter can achieve high performance, lighter in weight, lower power losses and miniaturization in size as compared to the conventional hard switching one. The principle of operation, operation modes, practical and inherent effectiveness of this novel DC-DC power converter topology is proved for a low voltage and large current DC-DC power supplies of arc welder applications in industry.
A passive lossless turn-on/turn-off snubber network is proposed for the boost PWM converter. Previous AC/DC PFC Boost Converter perceives feed forward signal of output for average current-mode control. Previous Boost Convertor, the Quantity of input current will be decreased by the decrease of output current in light load, and also Power factor comes to be decreased. Also the efficiency of converter will be decreased by the decrease of power factor. The proposed converter presents the good PFC, low line current harmonic distortions and tight output voltage regulations using energy recovery circuit. All of the semiconductor devices in the converter are turned on under exact or near zero voltage switching(ZVS). No additional voltage and current stresses on the main switch and main diode occur. To show the superiority of this converter is verified through the experiment with a 640W, 100kHz prototype converter.
In this paper, a high frequency flyback type zero voltage soft switching PWM DC-DC converter using IGBTs is proposed. Effective applications for this power converter can be found in auxiliary power supplies of rolling stock transportation and electric vehicles. This power converter is basically composed of active power switches and a flyback high frequency transformer. In addition to these, passive lossless snubbers with power regeneration loops for energy recovery, consisting of a three winding auxiliary high frequency transformer, auxiliary capacitors and diodes are introduced to achieve zero voltage soft switching from light to full load conditions. Furthermore, this power converter has some advantages such as low cost circuit configuration, simple control scheme and high efficiency. Its operating principle is described and to determine circuit parameters, some practical design considerations are discussed. The effectiveness of the proposed power converter is evaluated and compared with the hard switching PWM DC-DC converter from an experimental point of view and the comparative electromagnetic conduction and radiation noise characteristics of both DC-DC power converter circuits are also depicted.
Journal of international Conference on Electrical Machines and Systems
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제1권4호
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pp.483-491
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2012
It is expected that, in the future, DC power service will be widely used for photovoltaic home power generation systems, since DC consuming devices are ever increasing. Instead of using multiple converters to convert DC to AC and then AC to DC, the power service could solely be based on DC. This would eliminate the need for converters, reducing the cost, complexity, and possibly increasing the efficiency. However, configuration of direct DC power service with mechanical contacts can cause spark voltage or an electric shock when the switch is turned on and off. To solve these problems, in this paper, a contactless power supply for a DC power service that can transfer electric power produced by photovoltaics to the home electric system using magnetic coupling instead of mechanical contacts has been proposed. The proposed system consists of a ZVS boost converter, a half-bridge LLC resonant converter, and a contactless transformer. This proposed contactless system eliminates the use of DC switches. To reduce the stress and loss of the boost converter switching devices, a lossless snubber with coupled inductor is applied. In this paper, a switching frequency control technique using the contactless voltage sensing circuit is also proposed and implemented for the output voltage control instead of using additional power regulators. Finally, a prototype consisted of 150W boost converter has been designed and built to demonstrate the feasibility of the proposed contactless photovoltaic DC power service. Experimental results show that 74~83% overall system efficiency is obtained for the 10W~80W load.
제안된 회로는 교류 입력 전원부와 무손실 스너버 회로가 부가된 DC-DC 컨버터와 DC-AC 변환을 위한 인버터로 구성하였다. 변환된 등가회로를 이용하여 형광램프의 특성을 만족시킬 수 있는 최적의 회로상수를 결정해서 설계함으로써 기존의 인버터 직류측에서 발생되는 맥동주파수에 의한 왜형파 발생을 제거하고 인버터의 입력전류를 불연속이 되도록 하므로써 맥동율과 스위칭 손실을 현저히 감소시켰다. 이러한 모든 결과를 증명하기 위하여 40 W 직관형 형광램프를 대상으로 실험하여 고조파의 발생을 측정한 결과 제안된 전자식 안정기의 우수성을 확인하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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