Nowadays, due to the fossil fuel resources and the adverse environmental effects arising from converting these resources into energy have increasing focus on the use of non-fossil fuel energy sources such as Photovoltaic (PV) energy. But the PV energy does not have constant values, but fluctuates according to weather conditions or temperature. Therefore, the PV system supplemented by additional inverters.
The multi-string type inverter in PV system has a feature of high input and output voltage. Because of this, the conventional LLC resonant converter can be used. However, the conventional LLC resonant converter has a problem, when the converter has a wide input voltage range, the switching frequency is widely changed. And it makes a lower efficiency in the PV system. The proposed LLC resonant converter operates with the switching frequency and duty control method to overcome this problem.
The proposed converter has small frequency variations under wide input voltages due to full-bridge to half-bridge mode change. Also it has features of smooth mode change using a duty variation and high efficiency from small frequency variations photovoltaic energy.
본 논문에서는 기존의 LLC 공진컨버터의 장점을 사용하면서 스위칭 주파수의 변동 범위를 줄이기 위하여 듀티와 주파수 제어를 동시에 하면서 풀브릿지 LLC 공진컨버터에서 하프브릿지 LLC 공진컨버터로 부드럽게 모드가 변화하는 회로를 제안하였다.
제안된 회로는 입력전압범위에 따라 네가지의 모드로 변화를 하면서 가장 낮은 입력전압범위에서는 일반적인 풀브릿지 LLC 공진 컨버터의 동작을 하여 높은 효율을 이루고, 두번째 입력전압범위에서는 주파수와 듀티를 동시에 제어하여 풀브릿지 LLC컨버터가 하프브릿지 LLC컨버터로 부드럽게 모드를 바꾸며, 입력전압범위가 높아지는 세번째 영역과 네번째 모드에서는 하프브릿지 LLC 공진 컨버터 동작을 하여 높은 효율을 이루었다. 네번째 모드에서는 듀티제어를 이용하여 하프브릿지 LLC 공진 컨버터가 above 모드로 빠지는 것을 방지하여 언제나 출력의 제어가 가능하도록 하였다.
제안된 회로는 150V에서 360V의 넓은 입력전압 범위에서 동작을 하도록 실험을 하였으며 실험결과 같은 스펙에서 기존의 LLC 공진 컨버터가 변동하는 스위칭 주파수 범위보다 좁은 변동범위를 가지고 원하는 출력을 제어할 수 있었으며, 낮은 입력전압에서와 높은 입력전압에서 모두 제안된 회로의 효율이 더 높게 나타나는 것을 확인 할 수 있었다.