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새로운 대용량 고승압에 적합한 듀얼 인덕터-전류공급형 DC/DC 컨버터 = A new dual inductor-fed DC/DC converter for high power step-up applications
서명 / 저자 새로운 대용량 고승압에 적합한 듀얼 인덕터-전류공급형 DC/DC 컨버터 = A new dual inductor-fed DC/DC converter for high power step-up applications / 성현욱.
발행사항 [대전 : 한국과학기술원, 2008].
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In this paper a series-output dual inductor-fed boost converter which consists of a conventional dual inductor-fed boost converter and a parallel boost converter is proposed. Both provide separate powering current paths. At the primary side, average current through each path is determined by the ratio of n(transformer’s turn ratio) to 1. The proposed topology compared to the conventional dual inductor-fed boost converter exhibits the following advantages: (a) reduction of switch turn-off voltage spike because the connected parallel boost converter acts as a voltage clamping circuit. In other words, additional snubber circuit is not needed, (b) elimination of switch turn-on surge current due to the connected parallel boost converter, (c) higher voltage conversion ratio than any other conventional current-fed type boost converter, (d) ability to soft start because the connected parallel boost converter has a role of current path below 50\% duty cycle, (e) smaller transformer size and lower rectifier voltage rating due to the series-output and (f) no reverse recovery problem at the parallel boost converter with discrete current mode operation. The disadvantage of the proposed topology is the necessity of complicated controller design because control-to-output transfer function has three right-half-plane zeros. In this paper, the operational principle, theoretical analysis, steady state voltage gain equation, and small signal modeling by state space averaging method are presented. To confirm the operation, validity, and features of the proposed converter, experimental results from a 48 kHz, 400W, 42 $V_{dc}/400 V_{dc}$ prototype are presented.

본 논문에서는 기존의 듀얼 인덕터-전류공급 부스트 컨버터와 병렬 부스트 컨버터를 출력측에서 직렬로 연결한 형태인 새로운 듀얼 인덕터-전류공급형 부스트 컨버터를 제안한다. 연결된 두개의 컨버터는 각각의 파워링 경로를 가진다. 변압기 1차측에서 두개의 경로로 나뉘어지는 각각의 평균전류는 변압기의 n(턴비)의해 결정된다. 제안된 컨버터는 기존의 듀얼 인덕터-전류공급 부스트 컨버터와 비교해 아래와 같은 장점을 가진다. (a) 연결된 병렬 부스트 컨버터는 전압 클램핑 회로 기능을 가지므로 꺼진 스위치 양단의 전압 스파이크 현상을 줄일 수 있다. 이는 부가적인 스너버 회로가 필요없음을 의미한다. (b) 켜진 스위치로 흐르는 써지성 전류 문제도 사라진다. (c) 기존의 전류공급형 컨버터와 비교해 더 높은 입출력 전압이득를 가진다. (d) 병렬 부스트 컨버터는 두개의 스위치가 모두 꺼질 경우, 인덕터 전류의 경로를 형성하므로 시비율 0.5 이하에서도 동작이 가능하여 소프트 스타트가 가능하다. (e) 출력이 직렬로 연결되어 변압기의 크기를 줄일 수 있으며 2차측 정류 다이오드의 전압 rating을 줄일 수 있다. (f) 병렬 부스트 컨버터는 전류 불연속 모드에서 동작하므로 다이오드의 역회복 문제가 발생하지 않는다. 제안된 컨버터의 단점은 제어-출력 전달함수가 3개의 우반면 제로를 가지므로 위상여유 확보를 위한 복잡한 컨트롤러 설계가 요구된다는 점이다. 본 논문에서 제안된 컨버터의 동작원리, 이론적 분석, 정상상태 입출력 관계식, 상태 공간 평균화법에 의한 소신호 모델링 등을 제시한다. 48kHz, 42V DC 입력, 400V DC 출력의 400W급 프로토타입을 제작하여 실험한 결과로 제안된 컨버터의 특성과 유효성, 그리고 동작을 검증한다.

서지기타정보

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청구기호 {MAT 08010
형태사항 iii, 71 p. : 삽도 ; 26 cm
언어 한국어
일반주기 저자명의 영문표기 : Hyun-Wook Sung
지도교수의 한글표기 : 윤명중
지도교수의 영문표기 : Myung-Joong Youn
학위논문 학위논문(석사) - 한국과학기술원 : 자동차기술대학원,
서지주기 참고문헌 수록
주제 Boost Converter;Dual Inductor;Current-fed ;Snubber;State-space Averaging Method
부스트 컨버터;듀얼 인덕터;전류공급;스너버;상태공간평균화법
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