보조 회로를 갖는 양방향 DC-DC 컨버터의 최적 소프트 스위칭 기법

Abstract

본 논문은 보조 회로를 갖는 양방향 DC-DC 컨버터 토폴로지와 소프트 스위 칭 기법을 제안한다. 양방향 DC-DC 컨버터 시스템의 효율을 개선하기 위해 기 존의 하프-브릿지 양방향 DC-DC 컨버터에 보조 회로를 추가하여 메인 스위치 의 영 전압 스위칭(zero-voltage switching)을 수행한다. 보조 회로는 백-투-백 (back-to-back) 스위치, 공진 인덕터 및 2개의 직류단 커패시터로 구성된다. 오프 라인으로 부하 조건에 따라 보조 스위치의 턴-온 시간을 계산하여 룩-업 테이 블을 생성한다. 룩-업 테이블에 따라 보조 스위치를 적절히 동작시킴으로써 메 인 스위치의 영 전압 스위칭을 수행하기 위한 최적의 에너지를 공급한다. 보조 스위치 또한 턴-온 및 턴-오프 영 전류 스위칭(zero-current switching) 동작을 수 행하여 양방향 DC-DC 컨버터 시스템에서 발생하는 스위칭 손실을 최소화한다. 제안하는 양방향 DC-DC 컨버터 토폴로지와 제어 기법의 유효성은 PSIM 시뮬 레이션과 3-kW급 양방향 DC-DC 컨버터를 이용한 실험 결과로 검증한다.