전류 불평형 및 무효 시비율 보상을 위한 PSFB 컨버터 하이브리드 전류 모드 제어

국문 초록 (Abstract)

위상-천이-풀-브릿지(Phase-Shift-Full-Bridge, PSFB) 컨버터는 제어가 비교적 간단하며 스위칭 손실이 낮은 장점이 있기 때문에 선박 평형수용 전원장치 및 전기 자동차의 OBC(On Board Charger)등 다양한 절연형 전원장치에 적용되었다. PSFB 컨버터의 동작 구간은 크게 무효 시비율(In-effective duty) 구간, 유효 시비율(Effective duty) 구간, 프리휠링(Freewheeling) 구간으로 나눌 수 있다. PSFB 컨버터의 경우, 제어기의 시비율 명령이 무효 시비율와 유효 시비율을 포함하고 있으며, 실제 출력 단에 이 전달되는 구간은 유효 시비율 구간이기 때문에 무효 시비율 구간으로 인한 시비율 손실을 가진다. 또한 출력 단에서 평균 전류 모드로 전류 제어를 할 경우 1차 측 전류 불균형으로 인해 변압기가 포화 될 수 있는 문제가 있다. 따라서 무효 시비율로 인한 시비율 손실을 보상하고, 1차 측 전류 불균형으로 인한 변압기 포화를 방지하기 위해 PSFB 컨버터에 하이브리드 전류 모드 제어(Hybrid Current Mode Control, HCMC)를 적용해야 한다. HCMC는 피크 전류 모드에서 기울기 보상 사용 시 과 보상으로 인한 응답속도 지연을 해결하기 위해 피크 전류와 입/출력 전압, 스위칭 주파수에 따라 결정된 밸리 전류 명령을 이용하여 빠른 응답 특성을 갖는 제어기 이다. 본 논문에서는 PSFB컨버터 HCMC를 제안하며 제안된 방법은 실험을 통해 검증되었다.

목차 (Table of Contents)

• Ⅰ. 서 론 1
• Ⅱ. PSFB 컨버터 동작원리 및 모델링 3
• 2.1 PSFB 컨버터 동작원리 3
• 2.1.1 Mode0 4
• 2.1.2 Mode1 5
• 2.1.3 Mode2 7
• 2.1.4 Mode3 8
• 2.1.5 Mode4 9
• 2.2 PSFB 컨버터 소신호 해석 10
• 2.2.1 전류 변동분 소신호 해석 11
• 2.2.2 전압 변동분 소신호 해석 13
• 2.3 중첩의 원리를 이용한 PSFB 컨버터 플랜트 모델 16
• Ⅲ. PSFB 컨버터 전류 불평형 20
• 3.1 1차 측 전류 불평형의 원인 20
• 3.2 1차 측 전류 불 평형 해결을 위한 기존의 방법 23
• 3.2.1 블로킹 커패시터 23
• 3.2.2 피크 전류 모드 제어 경사 보상 24
• Ⅳ. 제안하는 PSFB 컨버터 하이브리드 전류 모드 제어 28
• 4.1 기존의 하이브리드 전류 모드 제어 29
• 4.2 PSFB 컨버터 하이브리드 전류 모드 제어 32
• Ⅴ. 모의 해석 및 실험 38
• 5.1 모의 해석 38
• 5.2 PSFB 컨버터 하이브리드 전류 모드 제어 디지털 구현 41
• 5.3 실험 결과 45
• Ⅵ. 결 론 51
• 참고문헌 52
• Abstract 56