Three-Leg Active Bridge Based Bidirectional Resonant Converter Using Hybrid Si/SiC Switches = 하이브리드 Si/SiC 스위치를 이용한 3개의 액티브 레그 기반 양방향 공진형 컨버터
저자
발행사항
서울 : 동국대학교 일반대학원, 2024
학위논문사항
학위논문(석사)-- 동국대학교 일반대학원 : 전자전기공학과 2024. 2
발행연도
2024
작성언어
영어
주제어
DDC
621.381
발행국(도시)
서울
형태사항
VIII, 58 p. ; 26 cm
일반주기명
지도교수: 김민성
UCI식별코드
I804:11020-000000087560
DOI식별코드
소장기관
This article proposes a bidirectional resonant converter that uses a three-leg active bridge and hybrid Si/SiC switches. The use of a three-leg active bridge on the secondary side of the transformer transfers twice as much power compared to the use of single active bridge; one of the three legs is shared, which reduces the number of active power devices in the development process. The phase-shift modulation has been adopted for both power flow directions, which enables ZVS turn-on for all the switches. On the secondary side, the shared leg only requires the use of two SiC MOSFETs, because these particular switches undergo high conduction loss and high turn-off loss during both forward and backward operations. This trait reduces the implementation cost of the circuit further. The symmetric architecture of dual transformer connected to three-leg active bridge combined with the corresponding pulse-width-modulation (PWM) naturally balance the currents flowing through the middle leg and right leg on the secondary side. A 1-kW rated prototype that converts 180-250 V input to a 400 V output is designed and tested to validate the concept for cost-effective battery charging and discharging.
더보기본 논문에서는 3개의 액티브 레그 브릿지와 하이브리드 Si/SiC 스위치를 이용한 양방향 공진형 DC/DC 컨버터를 제안한다. 변압기 2차측에 3개의 액티브 레그를 사용하면 단일 액티브 레그를 사용하는 것에 비해 2배의 전력을 전달하며, 3개의 레그 중 1개의 레그를 공유하여 개발 과정에서 액티브 전력 장치의 수를 줄일 수 있다. 위상 편이 변조(Phase-shift PWM)는 모든 스위치에 대해 ZVS를 켤 수 있도록 하는 두 가지 전력 흐름 방향 모두에 채택되었다. 2차측에서 공유 레그는 단 2개의 SiC MOSFET만 사용하면 되는데, 이는 이들 특정 스위치가 순방향 및 역방향 작동 시 높은 전도 손실과 높은 턴오프 손실을 겪기 때문이다. 이러한 특성은 회로의 구현 비용을 더욱 절감한다. 3개의 액티브 레그 브릿지에 연결된 듀얼 트랜스포머의 대칭 구조는 대응하는 펄스 폭 변조(PWM)와 결합하여 자연스럽게 2차측의 중간 다리와 오른쪽 다리를 통해 흐르는 전류의 균형을 유지한다. 180-250V 입력을 400V 출력으로 변환하는 1kW 정격 프로토타입을 설계하고 테스트하여 비용 효율적인 배터리 충방전 개념을 검증하였다.
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