고역률 단일 전력단 고주파 공진 AC-DC 컨버터의 특성해석

남승식,원재선,황계호,오경섭,박재욱,김동희,오승훈 전력전자학회 2004 전력전자학회 논문지 Vol.9 No.4

This paper proposes a single-power-stage high frequency resonant AC-DC converter with high power factor using ZVS(Zero Voltage Switching), and integrates a conventional converter with two stage into single stage converter. Input power factor is possible to be improved as a high power factor because inductor for power factor correction(PFC) is connected in input and converter is operated in discontinued current mode(DCM) with constant duty cycle and variable switching frequency. The conventional converter with two stage need to add a switch in order to control a power factor, but single stage converter have a advantage that system is simple and cost is down, confidence is improved, etc. This paper described a operation principle and characteristic analysis for single stage AC-DC converter with high power factor and have evaluated characteristic values by using normalized parameter. We make a experimental equipment using MOSFET as a switching device on the basis of characteristic values obtained from characteristic evaluations and we conform a rightfulness of theoretical analysis by comparing theoretical waveforms and experimental waveforms. 본 논문은 기존의 2개의 전력 처리단을 갖는 컨버터를 단일 전력단으로 구성하고, ZVS기법을 이용한 고역률 단일전력단 고주파 공진 AC-DC 컨버터를 제안하고 있다. 입력단에 승압형 역률개선 인덕터를 연결하여 일정 듀티비와 가변 스위칭 주파수로 입력전류를 불연속 모드로 제어함으로써 입력 역률을 개선하는 것이 가능하였다. 종래의 2개 전력 처리단을 가지는 컨버터의 경우 역률 제어용 스위치가 별도로 필요하지만 전력 처리단을 하나로 단일화 시키므로써 컨버터의 구성이 간략화 되어져, 비용의 저감과 신뢰성을 증가 시킬 수 있는 등의 장점이 있다. 본 연구는 고역률 단일전력단 AC-DC 컨버터의 동작원리와 무차원화 파라미터를 이용한 특성평가를 범용성 있게 행하여, 특성평가에서 산출한 특성값을 기초로 하여 실험장치를 제작하였으며, 실험치와 이론치를 비교검토하여 제안회로의 특성해석의 정당성을 입증하고 있다.

ZVS를 이용한 풀 브릿지 단일 전력단 고주파 공진 AC-DC 컨버터의 특성해석

남승식,황계호,오경섭,원재선,조규판,김동희 嶺南大學校 工業技術硏究所 2003 工業技術硏究所論文集 Vol.31 No.2

This paper proposes a single-stage high frequency resonant AC-DC converter using zero voltage switching with high input power factor. The proposed high frequency resonant converter ingegrates a half bridge boost rectifier as power factor corrector(PFC) and half resonant converter into a single stage. The input stage of the half bridge boost converter is working in discontinuous conduction mode(DCM) with constant duty cycle and variable switching frequency. Therefore, high power factor is achieved naturally. The results of simulation using the Pspice have demonstrated the feasibility of the proposed AC-DC converter. The proposed converter will be able to be practically used as power supply.

E급 스위칭 Mode DC-DC Converter에 관한 연구

남승식,김동희,노채균 嶺南大學校 工業技術硏究所 1992 연구보고 Vol.20 No.1

This paper proposes a DC-DC Converter of high frequency inverter control type of E class switching mode to reduce switching loss by constructing a resonance type DC-DC Converter. The steady state characteristics of the proposed circuit is analyzed by mormalized parameters. In addition, the characteristics of proposed DC-DC converter of E class switching mode is evaluated by describing the characteristics frequency, load, switching voltage and current. Based on the characteristic values, a method of circuit design is proposed. A constant output is controlled by PWM and PFM-TRC method using power MOSFET. By means of experiment, the proposed theory is proved and the results show that it can be used for practical purposes.

LCC형 고주파 공진 인버터 링크 DC-DC 컨버터의 특성해석

남승식(Seung-Sik Nam),노채균(Chae-Gyun Ro),이달해(Dal-Hae Lee),서철식(Cheol-Sik Seo),황계호(Gye-Ho Hwang) 대한전기학회 1997 대한전기학회 학술대회 논문집 Vol.1997 No.7

슬라이딩 모드와 Neural network 제어기를 이용한 Buck type DC-DC 컨버터의 출력전압제어

황계호,남승식,김동희,배상준,Hwang, Gye-Ho,Nam, Seung-Sik,Kim, Dong-Hee,Bae, Sang-June 한국조명전기설비학회 2004 조명·전기설비학회논문지 Vol.18 No.3

최근, 비선형시스템인 DC-DC 컨버터의 출력전압제어를 위해서 많은 제어방법들이 연구되고 있으며, 본 논문은 Buck type DC-DC 컨버터에 슬라이딩 모드 제어기와 뉴럴 네트워크 제어기를 이용한 제어 알고리즘을 제시하였고, 또한 컨버터의 이론해석을 통한 이론특성과 Psim을 이용한 시뮬레이션특성, DSP(TMS320C32)를 이용한 실험특성을 비교 검토하여 제안한 방법의 유용성을 입증하였다. 기존의 히스테리시스 제어기를 이용한 제어방법과 제안한 슬라이딩 모드 제어기와 뉴럴 네트워크 제어기를 이용한 제어방법과 비교한 결과 제안한 제어기가 우수한 특성을 얻었으며, 향후, 다른 전력변환장치에 유용하게 적용될 것으로 생각된다. A control alogorithm using sliding mode and neural network for Buck type DC-DC converter is presented. Also, we conform a rightness the proposal method by comparing a theoretical values and experimental values obtained from experiment using DSP(digital signal processor). Performance comparisons made with the general hysteresis controller clearly bring out the superior performance of the proposal neural network controller. This paper will be applied to other power conversion system using the proposal neural network controller.

고주파 공진 탱크형 DC-DC 컨버터의 특성해석에 관한 연구

황계호,남승식,김동희,노채균,안항목,배상준 嶺南大學校 工業技術硏究所 2002 工業技術硏究所論文集 Vol.30 No.1

In this paper, proposal circuit present that the resonant tank type DC-DC converter consist of L and C resonant tank circuit. Also the capacitor(C_1 C_2) connected in switch are a common using by resonance capacitor and ZVS capacitor. This circuit has an advantage which is able to operating safely in load short, because DC reactor is connected with resonance reactor in order to supply a fixed current with low ripple from DC power supply. The proposed converter can reduce a switching losses, noise, and voltage stress at turn-on and turn-off. The analysis of proposed circuit use normalized paramaters and characteristic estmation which is needed in each step before design is generally described the proposed circuit with the characteristics of average power and average output voltage etc. In this paper, we conform a rightfulness theoretcal analysis by comparing a theoretical valuses and experimental values obtained from experiment using MOSFET as switching devices. Also this converter be operated pattern I and pattern II for the zero voltage switching period.

ZVS 커패시터를 공진요소로 이용한 Push Pull형 고주파 DC-DC 컨버터의 특성해석

안항목,남승식,김동희,노채균,이달해 한국조명전기설비학회 2000 조명·전기설비학회논문지 Vol.14 No.4

본 논문은 스위칭 소자의 턴.온과 턴.오프시에 발생하는 스위칭 손실을 저감사키기 위해서 ZVS을 이용한 Push Pull형 고주파 DC-DC 컨버터를 제안하고 있다. 직류전원으로 부터 리플이 적은 정전류를 공급하기 위혜 직류리액터가 공진리액터와 접속되어 있어서 부하단락시도 안정된 동작을 할 수 있다는 잇점이 있다. 스위치 양단에 연결된 커패시터$(C_1, C_2)$는 공진요 커패시터와 ZVS용 커패시터로 동시에 사용된다. 제안한 고주파 공전 DC-DC 컨버터의 해석시 정규화 파라미터를 도입하여 범용성 있게 해석 하였으며, 설계시 기초자료가 되는 특성 평가를 하고 있다. 실제 MOSFET를 사용한 실험장치를 제작하여 설함치와 이론치를 비교.검토하여, 이론해석의 정당성을 입증하고 있다. This paper proposes a Push type High Frequency DC-DC Converter using Zero Voltage Switching to reduce turn on and off loss at the switching instants. This paper has a advantage which is able to operating safely in load short, because DC reactor is connected with resonance reactor in order to supply a fixed safely in load short, because DC reactor is connected with resonance reactor in order to supply a fixed current with low ripple from DC power supply. The capacitor $(C_1, C_2)$ connected in switch are a common using as resonance capacitor and ZVS capacitor. The analysis of the proposed high frequency resonance DC-DC converter is generally described by using normallized parameter, and we has evaluated characteristic values which is needed to design a circuit. We conform a rightfulness of theoritical analysis by comparing a theoretical values and experimental values obtained from experiment using MOSFET as switching devices.

ZVS를 이용한 Push Pull형 고주파 공진 DC-DC 컨버터의 특성해석

심광열,남승식,조규판 울산과학대학 2002 연구논문집 Vol.29 No.1

본 논문은 스위칭 순간에 턴온손실과 턴오프손실을 감소하기 위하여 영전압 스위칭을 사용한 푸시풀형 고주파 DC-DC 컨버더를 제안하였다. 이 논문은 DC전원으로부터 저리플을 가진 정전류를 공급하기 위하여 공진 리액터와 직렬로 DC리액터가 연결되어 있기 때문에 단락부하에서 안전하게 동작할 수 있는 장점을 얻을 수 있다. 스위치가 연결된 콘센서는 공진 캐패시터 및 ZVS 캐패시터와 공용으로 사용한다. 제안된 고주파 공진 DC-DC 컨버터의 해석은 무차원화 변수를 사용하여 기술하였으며 회로설계에 필요한 특성값을 평가하였다. 스위칭소자로 MOSFET를 사용한 실험에 의한 실제값과 이론적인 값을 비교함으로서 이론적인 해석의 타당성을 입증하였다. This paper proposes a Push Pull type High Frequency DC-DC Converter using Zero Voltage Switching to reduce turn on and off loss at the switching instants. This paper has a advantage which is able to operating safely in load short, because DC reactor is connected with resonance reactor in order to supply a fixed current with low ripple from DC power supply. The capacitor (C_1,C_2)connected in switch are a common using as resonance capacitor and ZVS capacitor. The analysis of the proposed high frequency resonance DC-DC converter is generally described by using normallized parameter, and we has evaluated characteristic values which is needed to design a circuit. We conform a rightfulness of theoritical analysis by comparing a theoretical values and experimental values obtained from experiment using MOSFET as switching devices.

전원분할 커패시터 용량변화에 따른 ZVS-HB형 DC-DC 컨버터의 특성 해석

오경섭,남승식,김동희 한국조명전기설비학회 2001 조명·전기설비학회논문지 Vol.15 No.2

본 논문은 기존의 전원분할 기능만을 하는 전해 커패시터 대신에 ZVS, ZCS와 전원분할 및 공진 기능을 동시에 가지며, 분할비를 이용하면 서로 다른 출력특성을 얻을 수 있는 ZVS-HB형 DC-DC 컨버터를 제안하고 있다. 회로의 해석은 전원분할 커패시터의 분할비에 따른 대부분의 특성들을 무차원화 파라미터를 적용하여 범용성 있게 기술하고 있다. 또, Power-MOSFET를 적용한 실험에서 얻은 실험치와 특성해석에서 얻은 이론치를 비교 하여 특성해석의 정당성을 확인하였다. This paper propose ZVS-HB type resonant DC/DC converter have earth different output characteristics using division ratio, not only a source division function but a resonant function and soft switching technique(ZVS, ZCS) instead of conventional source division capacitor. Circuit analysis generally described using normalized parameters most of characteristics with division ratio of source division capacitor. Also, this paper citified a rightfulness of characteristic analysis in comparison with a theoretical values and a experimental values obtain from experiment using Power-MOSFET.

전류형 고주파 공진 DC-DC 컨버터의 특성해석

황계호,남승식,김동희,심광열,안항목 한국조명전기설비학회 2003 조명·전기설비학회논문지 Vol.17 No.1

본 논문은 출력전류를 증가하기 위해서 L과 C를 공진 탱크회로로 구성하는 고주파 공진을 이용한 전류형 고주파 공진 U-U 컨버터를 보여주고 있다. 이 회로구성은 L과 C를 공진 탱크회로로 구성하였고, 스위칭 양단에 커패시터를 삽입하여 공진과 ZVS(Zero Voltage Switching) 커패시터로 동시에 사용하였다. 따라서, 컨버터는 턴ㆍ온, 턴ㆍ오프에서 스위칭 손실과 집음, 전압 스트레스를 줄일 수 있고, U전원 공급으로부터 리플이 적은 일정한 전류를 공급하기 위한 U 리액터는 공진 리액터와 연결되어 있기 때문에 부하 단락시 안정하게 동작하는 장점이 있다. 본 컨버터의 회로해석은 무차원화 파라미터 기법을 도입하여 행하였고, 또한 ZVS영역특성, 출력전력특성, 출력전압특성, 출력전류특성 등 여러 특성평가를 하였다. 여러 특성평가를 바탕으로 설계하였고, 실험을 통한 실험치와 이론치를 비교하여 이론해석의 정당성도 입증하였다. This paper describes that the resonant tank type DC-DC converter consist of reactor and capacitor resonant tank circuit for increased the output current. This circuit configuration is composed of the resonant tank circuit used resonant capacitor and reactor and the capacitor connected in switch are a common using by resonance capacitor and ZVS(Zero Voltage Switching) capacitor. Therefore, the proposed converter can reduce a switching losses, noise, and voltage stress at turn-on and turn-on and has an advantage which is able to operating safely in load short, because DC reactor is connected with resonance reactor in order to supply a fixed current with low ripple from DC power supply. The analysis of proposed circuit uses normalized parameters and characteristic estimation is generally described the proposed circuit with the characteristics of power and output voltage etc. Also, design is based on the characteristic estmations in each step. Hence, We conform a rightfulness theoretical analysis by comparing a theoretical values and experimental values obtained from experiment.