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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 지도교수
- 원충연
- 발행연도
- 2018
- 저작권
- 성균관대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
이용수1
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태양광 및 ESS, 전기 자동차 등의 친환경적인 에너지 개발에 대한 관심이 높아지고 있으며, 이러한 어플리케이션에 적용되는 DC/DC 컨버터는 절연, 고효율, 높은 전력 밀도 조건 등이 요구된다. 본 논문에서는 이러한 어플리케이션에 적용이 가능한 보조 커플드-인덕터를 이용한 ZVT 인터리브드 플라이백 컨버터의 해석 및 설계 기법을 제안한다.
제안하는 컨버터는 다이오드를 MOSFET 스위치로 대체한 동기 정류 방식 및 인터리브드 구조의 적용을 통해 회로 내 발생할 수 있는 도통 손실을 저감하였다. 또한 영전압 천이 기법을 통한 소프트 스위칭을 달성하고, 역회복 전류의 저감을 통해 스위치에서 발생할 수 있는 스위칭 손실을 최소화하였다. 또한 주 회로가 구성 소자 수가 적은 특징을 갖는 플라이백 컨버터로 구성되어, 시스템의 전력 밀도가 향상되고 절연 특성을 갖는다. 또한 다른 공진형 컨버터의 구동 방식과 다르게, 주파수 제어가 아닌 PWM 제어를 통해 출력 전압의 제어가 가능하다. 제안하는 컨버터의 설계는 영전압 천이 동작을 달성하고 도통 손실이 최소가 되도록 하는 주 회로 및 보조 회로의 설계에 중점을 둔다.
제안하는 ZVT 인터리브드 플라이백 컨버터는 보조 커플드-인덕터 및 DC-link 커패시터로 구성된 보조 회로의 전류를 이용하여 영전압 천이 동작을 달성하며, 스위칭 상태에 따라 8가지 동작 모드로 구분된다.
본 논문에서는 스위칭 상태에 따른 각 모드별 회로의 전류 흐름을 분석하고, 각 부의 전류 및 전압을 수식으로 도출하였다. 이를 통해 영전압 천이 조건 및 최소 도통 손실 조건을 만족하는 주 회로 및 보조 회로의 수동소자에 대한 설계 고려사항을 기술하였다. 또한 분석한 설계 고려사항을 이용한 설계 예시를 통해 제안하는 컨버터의 설계를 진행하였다.
본 논문에서는 PSIM 시뮬레이션 및 500[W]급 시작품 제작을 통해 제안하는 컨버터의 동작 특성 및 설계 기법을 검증하였다. 실험 결과 제안하는 ZVT 인터리브드 플라이백 컨버터의 최대 효율은 92.7[%]이며, 기존 하드 스위칭 컨버터에 비해 최대 3.2[%]의 효율 상승을 보인다.
제안하는 컨버터는 다이오드를 MOSFET 스위치로 대체한 동기 정류 방식 및 인터리브드 구조의 적용을 통해 회로 내 발생할 수 있는 도통 손실을 저감하였다. 또한 영전압 천이 기법을 통한 소프트 스위칭을 달성하고, 역회복 전류의 저감을 통해 스위치에서 발생할 수 있는 스위칭 손실을 최소화하였다. 또한 주 회로가 구성 소자 수가 적은 특징을 갖는 플라이백 컨버터로 구성되어, 시스템의 전력 밀도가 향상되고 절연 특성을 갖는다. 또한 다른 공진형 컨버터의 구동 방식과 다르게, 주파수 제어가 아닌 PWM 제어를 통해 출력 전압의 제어가 가능하다. 제안하는 컨버터의 설계는 영전압 천이 동작을 달성하고 도통 손실이 최소가 되도록 하는 주 회로 및 보조 회로의 설계에 중점을 둔다.
제안하는 ZVT 인터리브드 플라이백 컨버터는 보조 커플드-인덕터 및 DC-link 커패시터로 구성된 보조 회로의 전류를 이용하여 영전압 천이 동작을 달성하며, 스위칭 상태에 따라 8가지 동작 모드로 구분된다.
본 논문에서는 스위칭 상태에 따른 각 모드별 회로의 전류 흐름을 분석하고, 각 부의 전류 및 전압을 수식으로 도출하였다. 이를 통해 영전압 천이 조건 및 최소 도통 손실 조건을 만족하는 주 회로 및 보조 회로의 수동소자에 대한 설계 고려사항을 기술하였다. 또한 분석한 설계 고려사항을 이용한 설계 예시를 통해 제안하는 컨버터의 설계를 진행하였다.
본 논문에서는 PSIM 시뮬레이션 및 500[W]급 시작품 제작을 통해 제안하는 컨버터의 동작 특성 및 설계 기법을 검증하였다. 실험 결과 제안하는 ZVT 인터리브드 플라이백 컨버터의 최대 효율은 92.7[%]이며, 기존 하드 스위칭 컨버터에 비해 최대 3.2[%]의 효율 상승을 보인다.
목차
제 1 장 서 론1.1 연구 배경 및 필요성1.2 연구 목적 및 방법1.3 논문의 구성제 2 장 인터리브드 플라이백 컨버터의 특징2.1 플라이백 컨버터2.2 인터리브드 플라이백 컨버터제 3 장 소프트 스위칭과 영전압 천이 컨버터3.1 소프트 스위칭3.2 영전압 천이 컨버터제 4 장 보조 커플드-인덕터를 이용한 ZVT 인터리브드 플라이백 컨버터4.1 회로 구성4.2 영전압 천이를 위한 보조 회로4.3 동작 모드 분석제 5 장 제안하는 플라이백 컨버터의 설계5.1 설계 고려 사항5.2 설계 예시제 6 장 시뮬레이션 및 실험6.1 시뮬레이션 결과6.2 실험 결과제 7 장 결 론
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