출력필터 없는 친환경차량용 저전압 직류 변환장치 = Output Filterless Low voltage DC-DC Converter for Eco-friendly Vehicles
저자
발행사항
서울 : 서울과학기술대학교, 2013
학위논문사항
학위논문(석사)-- 서울과학기술대학교 : 제어계측공학과 전력전자 2013. 8
발행연도
2013
작성언어
한국어
주제어
발행국(도시)
서울
형태사항
36 p. ; 26 cm
일반주기명
지도교수: 최세완
소장기관
최근 심화되는 환경오염과 점차 고갈되는 화석연료에 대한 대책으로 친환경자동차의 관심이 높아지고 있다. 이런 친환경자동차에서 사용되는 저전압 직류 변환장치(Low voltage DC-DC Converter, LDC)는 헤드램프, 열선, 와이퍼 등 차량 내 전장시스템에 전력을 공급하는 역할로, 고전압의 주 배터리 전압으로부터 저전압 보조배터리를 충전하는 중요 부품이다. LDC에 가장 일반적인 토폴로지는 위상천이 풀브리지 컨버터인데 저전압-대전류측에 출력필터 인덕터가 사용되므로 인덕터의 부피가 굉장히 크다. 또한 스위치 턴오프 전류가 커 많은 손실을 발생시켜 고효율 달성이 어렵다. 인덕터 필터가 없는 기존의 SRC나 LLC 등 전압원 공진형 컨버터를 적용하는 경우에는 출력커패시터에 흐르는 큰 전류 리플로 인하여 매우 큰 용량의 커패시터가 필요하다. 이와 같은 문제점을 해결하기 위해 인터리빙을 적용하는 방법이 있다. 그러나 기존의 전압원 공진형 컨버터에 인터리빙을 적용하여도 출력전류가 대전류이므로 여전히 출력전류 리플이 크며 완전히 제거할 수 없다.
본 논문에서는 전류원 공진형 컨버터를 인터리빙하여 출력전류 리플을 완전히 제거할 수 있는 저전압 직류 변환장치를 제안한다. 제안한 컨버터는 Buck컨버터에서 출력전압을 제어하고 절연부인 전류원 공진형 컨버터를 고정주파수(fs=1/2*fr)로 최적 동작시켜 전 부하에서 ZCS 턴온 및 턴오프 스위칭을 할 수 있다. 2kW급 시작품을 제작하여 타당성을 검증한다.
Recent environmental pollution and depletion of fossil fuels is increasing interested in eco-friendly cars. LDC(Low voltage DC-DC Converter) used in the eco-friendly cars, powers the in-vehicle electrical systems (including headlamps, heat, and wipers) and charges the low-voltage auxiliary battery from the high-voltage main battery. The most common topology of the LDC is a phase-shift full-bridge converter which requires enormous volume inductor that uses output filter inductor for low voltage-high current side. Also, high current of the switch turn-off significantly reduce the efficiency. Furthermore, conventional voltage-fed resonant converter without inductor filter(such as SRC or LLC) requires large capacity due to the large current flowing through output capacitor. The interleaving may resolves such issues; however, it cannot eradicate the problems because the output current ripple is too large.
In this study proposes a low voltage DC-DC converter which interleaved current-fed resonant converter completely remove the output current ripple. The proposed converter controls the output voltage of Buck converter and current-fed resonant converter operate to fixed frequency (fs=1/2*fr) able ZCS turn-on and turn-off switching through all load. Develop a 2kW prototype to verify the validity.
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