다이오드 정류기의 모드 변경을 이용한 전기자동차용 탑재형 충전기
저자
발행사항
서울 : 명지대학교 대학원 , 2013
학위논문사항
학위논문(석사)-- 명지대학교 대학원: 전기공학과 2013. 2
발행연도
2013
작성언어
한국어
주제어
발행국(도시)
서울
기타서명
On-board charger for electric vehicles by using the mode change of the diode rectifier
형태사항
iii, 78 p. ; 26cm
일반주기명
명지대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
지도교수:이준영
소장기관
최근 화석 에너지 고갈과 환경문제로 대두 되고 있는 부분은 크게 전기자동차 분야와 신재생 에너지 분야이다. 이에 따라 내연 기관 자동차에서 전기 자동차 시대로 변화 되어 가고 있고 구성 요소 또한 대체 되어 가고 있다. 전기자동차는 석유 연료와 엔진을 사용하지 않고, 전기 배터리와 전기모터를 사용해 구동하는 자동차이다. 전기자동차의 특징으로는 가솔린을 사용하지 않아 주행 중 탄소배출량이 거의 없어 연비 및 이산화탄소 절감 측면에서 매우 우수하며, 운영비용 및 에너지 효율도 뛰어나다. 그러나 배터리에 저장된 전기에너지만으로 주행 및 가속이 이루어지므로 타 그린 카에 비해 배터리 의존도가 높다. 그동안 전기자동차는 가솔린 자동차보다 오랜 역사를 갖고 있었으나 배터리 중량, 충전 시간 등의 문제로 인해 실용화 되지 못했다. 그러나 최근 들어 경제성과 친환경성을 만족시키면서 GM, 르노 등 주요 자동차 업체들을 중심으로 전기자동차개발이 활성화되어 GM의 ‘볼트’, 닛산의 ‘리프’등이 상용화되어 본격적으로 시판되고 있고, 국내에서도 저속 전기차와 고속 전기차가 잇따라 개발되고 있다. 이 때 계통과의 효율적인 측면과 고조파 문제를 해결하기 위하여 역률개선 회로와 출력 레귤레이션이 용이한 회로를 선택하여야 한다. EV용 차량용 배터리 완속 충전기는 상용전원을 입력으로 한다. 입력으로 상용전원을 사용하므로 110Vac 및 220Vac에서 사용이 가능하며 역률 보정이 고려되어야 한다. 그리고 EV차량용 배터리 충전기는 배터리 스펙에 따라 100V~500V까지의 넓은 출력이 요구되어진다. 그러므로 PFC를 담당하는 단과 넓은 입출력 범위의 DC/DC 단의 2단 구성의 충전기가 일반적이며 컨버터의 출력은 DC이어야 한다. 또한 전파 정류된 전압을 고려하여 최소 400V 이상의 내압이 높은 고가의 스위치가 사용되어야 한다. 또 한 사이즈를 고려하여 고주파 스위칭이 이뤄져야 된다. 본 논문에서는 링크 커패시터의 용량을 줄일 수 있으며 전기적인 절연과 동시에 효율적인 에너지 전달을 위한 LLC 공진형 컨버터와 벅부스트 PFC회로를 이용한 탑재형, 고효율, 완속식, 탑재형 충전기를 제안 실험적으로 검증한다.
더보기This study suggests the new type of two-stage structures : LLC resonant converter for the insulation of the input and the output, Buck-Boost converter for power factor collection and the control of the charge power. Buck-Boost converter is two-stage parallel construct for the reduction of the voltage stress and in a low input voltage, I made the new voltage doubler for the improvement of the efficiency and the reduction of Buck-Boost's current stress by mode change of LLC rectifier. It is made up of DCM control for making the controller simple and reduction of the size and in a power part, with consideration for life of charger, it is composed of only film capacitor. LLC resonant converter and buck-boost converter consists of a general structure and the structure of the opposite. Does not perform separate control of the LLC resonant converter operates at a fixed frequency equal to the resonant frequency when the frequency of the behavior by the turns ratio of the transformer will only boost. In other words the rectified voltage through the behavior of the high frequency transformer LLC resonant converter will be forwarded to the secondary side of the step-up. Buck-boost converter improve power factor and Battery charging control.
Buck-boost converter operates in DCM mode, the control is simple and can minimize the size of the inductor. The peak of the inductor current is connected to DCM currents obtained through controlled contour goes along the waveform of the input voltage of the power.
Contour connecting the resonant current peak also get the same results. As a result, the input current waveform Following the flow of the input voltage waveform. thus PFC circuit was found to work well. Charging current has 120Hz low frequency ripple. Efficiency of 93% and the power factor above 0.99 were verified from 220V input voltage conditions. In order to improve the efficiency of low-voltage input LLC rectifiers stage through a mode change brought a rise of 0.5 percent efficiency. Also converter was verified to meet the efficiency goals.
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