In this dissertation, a new clamp circuit, which consists of two diodes and one capacitor, is proposed. With this very simple structure, the proposed clamp circuit can solve many limitations in conventional phase-shifted full-bridge (PSFB) converters, so that high efficiency, low cost, and high power density are achieved in electric-vehicle battery charger applications. The proposed center-tapped clamp circuit provides the clamping path and allows the secondary voltage stress to be clamped to the secondary-reflected input voltage. This results in a greatly reduced conduction loss in the secondary full-bridge rectifier (FBR) due to the low forward-voltage drop of low voltage-rated diodes. In addition, the circulating current in the primary side is removed without any duty-cycle loss. Furthermore, the turn-off switching loss in the FBR is substantially reduced due to the decreased reverse-recovery current and the reduced reverse voltage. With these advantages, high efficiency can be achieved. Besides, the size of the output inductor is considerably reduced with the aid of clamping voltage, resulting in a high power density with saving the cost. In order to confirm the effectiveness of the proposed converter, a 3.3-kW prototype was tested. Experimental results show that the proposed converter achieves high efficiency over the entire conditions.
본 학위 논문에서는 두 개의 다이오드와 한 개의 커패시터로 구성된 새로운 클램프 회로를 제안한다. 매우 간단한 구조를 통해 기존 위상 천이 풀-브릿지 (PSFB) 컨버터의 여러 한계들을 개선함으로써 전기 자동차 배터리 충전 시스템에서 고효율, 저비용, 고전력밀도를 달성할 수 있다. 제안하는 클램프 회로는 이차측 정류단의 전압 스트레스를 클램핑 함으로써 낮은 정격 전압을 갖는 다이오드를 사용하여 정류단에서의 도통 손실을 줄일 수 있다. 또한, 일차측 전류에서 발생하는 환류 전류를 제거함으로써 도통 손실을 더욱 줄일 수 있다. 게다가 이차측 정류단에서 발생하는 역회복 전류를 줄임으로써 SiC 가 아닌 Si 다이오드를 사용할 수 있게 되고, 그로 인해 비용을 상당히 줄일 수 있다. 마지막으로 출력 인덕터의 크기를 줄임으로써 전력밀도를 향상시킬 수 있다. 제안하는 컨버터의 효용성을 검증하기 위해 3.3 kW 의 프로토타입으로 실험을 진행하였다.
