DC-DC 컨버터의 고효율, 고전력밀도 달성을 위한 ZVT 셀에 관한 연구 :A Study on Family of ZVT Cell for High Power Density ? High Efficiency DC-DC Converters

하이 뜨란

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자료유형: 학위논문

저자정보: 하이 뜨란 (서울과학기술대학교, 서울과학기술대학교 대학원)

지도교수: 최세완

발행연도: 2021

저작권: 서울과학기술대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.

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이 논문의 연구 히스토리 (3)

2021

DC-DC 컨버터의 고효율, 고전력밀도 달성을 위한 ZVT 셀에 관한 연구

하이 뜨란 전기정보공학과 2021.01 학위논문

2018

새로운 액티브 스너버 셀을 적용한 ZVT PWM DC-DC 컨버터

하이 뜨란 , 아디스티라 , 김선주 외 1명 전력전자학회논문지 2018.08 학술저널

2017

새로운 액티브 스너버 셀을 적용한 비절연형 소프트스위칭 부스트 컨버터

하이 뜨란 , 아디스티라 , 김선주 외 2명 전력전자학회 학술대회 논문집 2017.11 학술대회자료

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다양한 어플리케이션의 산업에서 Buck, Boost, Cuk 및 SEPIC와 같은 비 절연 PWM DC-DC 컨버터 (NPDC)가 사용된다. 이러한 컨버터는 특히 전기 자동차 (EV)와 같은 중요한 어플리케이션에서 부피 감소에 대한 요구로 인해 더 높은 스위칭 주파수로 작동해야 한다. 그러나 높은 스위칭 주파수는 전자기 간섭 (EMI) 및 스위칭 손실 문제를 발생시킨다. 이 논문에서는 모든 NPDC에 사용할 수 있는 새로운 소프트 스위칭 회로군을 제안한다. 이 회로들은 스위치 온, 오프 시 컨버터의 모든 스위치에 대해 소프트 스위칭을 가능하게 한다. 제안 된 소프트 스위칭 회로는 800V 연료 전지 전기 자동차를 위한 매우 높은 전력 밀도의 DC-DC 컨버터를 설계하는 데 사용된다.
인버스 커플드 인덕터가 포함된 소프트 스위칭 듀얼 플로팅 출력의 부스트 컨버터의 30kW의 소형 프로토타입을 제작하였다. 이 컨버터는 소프트 스위칭 조건에서 200kHz로 작동한다. 프로토타입은 20kW에서 테스트 되었으며, 측정 된 효율은 모든 부하 범위 및 입력 전압 변동 범위에서 97 % 이상을 확인했다. 20kW를 기준으로 컨버터의 전력밀도는 50.4kW/L 이며, 이 수치는 현재까지 문헌에서 보고 된 대부분의 연료 전지 DC-DC 컨버터 결과보다 높은 수준이다.

I. Introduction 1
1.1 Non-isolated pulse-width modulation dc-dc converters 1
1.2 Design challenges 4
1.3 Soft-switching technique and ZVT cell 5
II. Proposed ZVT cell 10
2.1 Operating principles 10
2.2 Performance comparison according to position of the snubber diode 18
2.2.1 Position I 18
2.2.2 Position II 21
2.2.3 Position III (Proposed) 22
2.3 Design procedures of the proposed ZVT cell 24
2.3.1 Snubber inductor design 24
2.3.2 Snubber capacitor design 25
2.3.3 Design example 26
2.3.4 Effect of stray inductance in the PCB loop path 28
2.4 Experimental results 30
2.4.1 Experimental setup 30
2.4.2 Results and discussions 30
2.5 Family of the proposed ZVT converters 36
2.6 Summary 38
III. Design of high power density dc-dc converter for 800V fuel cell electric vehicles 39
3.1 Introduction 39
3.2 Technical targets and proposed converter 41
3.2.1 Specifications and technical targets 41
3.2.2 Proposed converter 43
3.3 Modeling DFOBC with inverse coupled inductor 47
3.3.1 Differential equation for each operating states 47
3.3.2 Current ripples 50
3.3.3 Output voltage ripple 56
3.4 DFOBC design and comparisons 58
3.4.1 Inverse coupled inductor 58
3.4.2 Output capacitor design 65
3.5 Experimental results 66
3.5.1 ZVT cell and component selection 66
3.5.2 Experimental prototype concept for high power density 67
3.5.3 Experimental results and discussion 71
3.5.4 Summary 75
IV. Conclusions 76
References 77
Abstract 86
Acknowledgments 88

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