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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 지도교수
- 최세완
- 발행연도
- 2015
- 저작권
- 서울과학기술대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
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최근 UPS, 신재생 에너지, 친환경 자동차, 에너지 저장장치 등의 분야에서 양방향 DC-DC 컨버터에 대한 개발 요구가 증대되고 있다. 연료전지 자동차에 사용되는 저전압 직류변환장치(Low voltage DC-DC Converter, LDC)는 고전압 배터리(200~400V)로부터 차량 내 전장시스템에 전력을 공급하는 저전압 보조배터리(12V)를 충전하는 중요 부품이다. LDC는 자동차 초기 구동시 연료전지 구동에 필요한 전원을 저전압 배터리로부터 공급하는 승압 동작과 고전압 배터리로부터 자동차의 12V 배터리 충전과 12V 악세사리 부품(헤드램프, 와이퍼, 라디오 등)에 전원을 공급하는 강압 동작을 한다. 이러한 양방향 컨버터는 안정성과 높은 승·강압비로 인해 전기적 절연이 요구된다.
본 논문에서는 전기자동차용 2단방식 양방향 인터리브드 전류원 공진형 컨터버를 제안한다. 제안한 컨버터는 다음과 같은 장점을 가진다. 1) 제안한 전류원 공진형 컨버터는 전 부하영역에서 절연부의 모든 다이오드와 스위치의 Zero Current Switching(ZCS) 턴온 및 턴오프를 성취한다. 2) 절연부를 고정 듀티 및 주파수로 동작시켜 변압기 및 스위치 등 절연부를 최적화 할 수 있다. 3) 인터리빙의 효과로 이론적으로 출력 전류 리플을 완전히 제거 가능하다. 따라서, 제안하는 컨버터는 FCEV용 양방향 LDC와 같은 저전압 대전류 응용에서 상당한 부피를 차지하는 출력 필터의 크기를 대폭 줄일 수 있다. 2kW급 시작품을 통해 제안하는 컨버터의 타당성을 검증하였다.
본 논문에서는 전기자동차용 2단방식 양방향 인터리브드 전류원 공진형 컨터버를 제안한다. 제안한 컨버터는 다음과 같은 장점을 가진다. 1) 제안한 전류원 공진형 컨버터는 전 부하영역에서 절연부의 모든 다이오드와 스위치의 Zero Current Switching(ZCS) 턴온 및 턴오프를 성취한다. 2) 절연부를 고정 듀티 및 주파수로 동작시켜 변압기 및 스위치 등 절연부를 최적화 할 수 있다. 3) 인터리빙의 효과로 이론적으로 출력 전류 리플을 완전히 제거 가능하다. 따라서, 제안하는 컨버터는 FCEV용 양방향 LDC와 같은 저전압 대전류 응용에서 상당한 부피를 차지하는 출력 필터의 크기를 대폭 줄일 수 있다. 2kW급 시작품을 통해 제안하는 컨버터의 타당성을 검증하였다.
목차
I. 서 론 11. 연구의 배경 12. 기존의 연료전지 자동차용 양방향 LDC 2II. 제안하는 양방향 전류원 공진형 컨버터 51. 제안하는 양방향 전류원 공진형 컨버터의 구성 52. 제안하는 양방향 전류원 공진형 컨버터의 동작원리 53. 제안하는 양방향 전류원 공진형 컨버터의 게인 곡선 84. 제안하는 인터리브드 양방향 전류원 공진형 컨버터 95. 제안하는 2단 방식 인터리브드 양방향 전류원 공진형 컨버터의 설계조건 13III. 제안하는 2단 방식 인터리브드 양방향 전류원 공진형 컨버터의 설계 161. 스위칭 소자 선정 172. 비절연부 필터 인덕터 설계 173. 비절연부 필터 커패시터 설계 184. 공진 주파수 선정 185. 공진소자 설계 186. 시뮬레이션 19IV. 실험 결과 241. 실험 장치 구성 242. 2kW급 시작품 제작 및 실험 결과 25V. 결 론 33참고문헌 34영문초록(Abstract) 37
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