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A Single-Stage Isolated Bidirectional AC-DC Converter for Super-Charger
Tat-Thang LE(레덧탕),Hyungjin Kim(김형진),Huu-Phuc Kieu(기에우 흐우폭),Sunju Kim(김선주),Donghan Lee(이동한),Jaehoon Kim(김재훈),Jaeyeon Lee(이재연),Ramadhan Muhammad Hakim(라마단),Sewan Choi(최세완) 전력전자학회 2021 전력전자학술대회 논문집 Vol.2021 No.11
In this paper, a single-stage four-phase interleaved totem-pole AC-DC converter is proposed for the super-fast charger station which requires high power, a wide voltage range, and bidirectional operation capabilities; adopts with various types of electric transport vehicles. The proposed topology is based on the current-fed push-pull DAB combined with the totem-pole operation. Due to the four-phase interleave effect, the bridge on the grid side can switch at 0.25, 0.5, and 0.75 for achieving a ripple-free grid current. The input filter theoretically can be removed. The switching methods for duty of secondary side duty cycle are proposed, corresponding to the primary duty cycle for reducing the circulating power, and for handling the total harmonic distortion (THD). Thereby the converter can operate under a wide voltage range. Experimental results from a 7.5kW prototype are implemented to validate the proposed concepts.
Tat-Thang Le(레덧탕),Min-Won Park(박민원),In-Kun Yu(유인근) 한국산업정보학회 2018 한국산업정보학회논문지 Vol.23 No.1
본 논문에서는 유도성 부하를 가지는 위상 변위 풀 브릿지 컨버터(PSFB)의 성능과 다양한 유도성 부하를 갖는 출력 전류의 동적 응답을 향상시키는 새로운 전류 제어 기법을 제안하였다. 누설 인덕턴스 및 유도성 부하를 포함하는 향상된 동적 모델을 사용하였으며, 유도 부하의 변화에 대한 영향을 상세히 분석하였다. 제안된 전류 제어 방식은 위상 여유 사양을 기반으로 설계하였다. 결과적으로 제안된 전류 제어 기법은 기존의 전류 제어 기법과 비교하여 동적 응답을 개선시킬 수 있음을 확인하였다. 설계된 컨트롤러의 성능은 500 A PSFB 컨버터 시스템을 통하여 검증하였다. 이 결과는 초전도 장치와 같이 유도성 부하가 큰 고 전류 애플리케이션에 활용할 수 있다. This paper presents the performance of a Phase Shift Full Bridge (PSFB) converter with inductive load and a new current control scheme to improve dynamic response of output current with various inductive loads. Enhanced dynamic model is used which includes leakage inductance and inductive load. Effect of changing of inductive load was analyzed in detail. Proposed current control scheme is designed based on phase margin specifications. As a result, the proposed current control scheme helps to improve the dynamic response in comparison with the existing current control scheme. The performance of the designed controller is verified by a 500 A PSFB converter. The results will be utilized for high current applications with high inductive load such as superconducting devices.
Quan Dao-Van(권다어반),Le Tat-Thang(레덧탕),Sung Hae-Jin(성해진),Park Min-Won(박민원),Yu In-Keun(유인근) 한국산업정보학회 2018 한국산업정보학회논문지 Vol.23 No.1
이 논문에서는 대 전류, 고온 초전도 직류 리액터를 위한 전도 냉각 시스템의 구조 설계에 대해 논의하고자 한다. 초전도 자석, 보 빈, 전류 리드, 고정용 구조물 그리고 열 교환기가 포함된 전도 냉각 시스템 부품의 크기를 3D CAD 프로그램을 사용하여 계산하였다. 또한, 최적의 설계 변수를 결정하고 열적-기계적 특성을 분석하기 위해서 유한 요소법 모델을 제작하였다. 리액터 자석의 운전 전류와 인덕턴스는 각각 1,500 A 400 mH이며, 이에 따른 극저온 냉동기의 냉각 용량을 결정하기 위해 초전도 직류 리액터에서 발생하는 열 부하를 계산하였다. 또한, 대 전류가 흐르는 1 단부전도 냉각 시스템의 작동 테스트를 수행하였다. 구리 바는 40 K까지 냉각되었고 초전도 리드는 안정적으로 작동했다. 실험 결과로써, 1 단부 영역의 총 열 부하는 190 W였다. 본 연구 결과는 상용 초전도 직류 리액터의 설계 및 제조에 있어 효과적으로 활용 될 것이다. This paper discusses a structure design and thermal analysis of cryogenic conduction cooling system for a high current HTS DC reactor. Dimensions of the conduction cooling system parts including HTS magnets, bobbin structures, current leads, support bars, and thermal exchangers were calculated and drawn using a 3D CAD program. A finite element method model was built for determining the optimal design parameters and analyzing the thermo-mechanical characteristics. The operating current and inductance of the reactor magnet were 1,500 A, 400 mH, respectively. The thermal load of the HTS DC reactor was analyzed for determining the cooling capacity of the cryo-cooler. Hence, we carried out the operating test of conduction cooling system of the 1st stage area with high current flow. The cooper bars was cooled down to 40 K and HTS leads operated stably. As a experiment result, the total heat load of the 1st stage area is 190 W. The study results can be effectively utilized for the design and fabrication of a commercial HTS DC reactor.
Combined Control Algorithm for a DC-DC Converter of PV & Battery for Mongolian Nomadic Life
Oyunjargal Tuvdensuren(투덴수런 오운자르갈),Tat-Thang Le(레덧탕),Min-Won Park(박민원),In-Keun Yu(유인근) 한국산업정보학회 2018 한국산업정보학회논문지 Vol.23 No.1
독립형 태양광(PV) 시스템은 몽골 유목민 목축업자들에게 가장 중요한 에너지발전 시스템 중 하나이다. 기본적으로 독립형 PV 시스템은 두 개의 DC-DC 컨버터를 사용한다. 이 시스템은 비용이 많이 들고, 사이즈가 커지기 때문에 다른 장소로 이동 할 때 큰 어려움이 있다. 본 논문에서는 배터리의 SOC 제어 와 최대전력추종제어가(MPPT) 결합된 제어 알고리즘을 제안한다. 배터리는 3단계(Bulk, Absorption, Float Charge)로 충·방전된다. 본 논문에서는 Bulk단계에서 MPPT제어 기반으로 충전되는 제어 알고리즘을 제안한다. 제안된 제어 알고리즘을 다양한 날씨 조건에 대해서 적용하였으며, PSIM 소프트웨어를 이용한 시뮬레이션을 통하여 그 효용성을 검증하였다. 본 논문에서 제안한 알고리즘은 몽골 유목민들의 농촌 생활에 필수적인 독립형 태양광 발전 시스템을 설계하는데 유용하게 사용될 것이다. A stand-alone Photovoltaic (PV) system is one of the most important energy system for Mongolian nomadic herders. Basically, a stand-alone PV system uses two DC-DC converters. This makes the system costly, size bigger and difficult to move from one place to another place for the nomadic herders. A combined control algorithm for charging the battery using Stage of Charge (SOC) and Maximum Power Point Tracking (MPPT) is proposed in this paper. The batteries are charged by the three stage method; bulk, absorption and float charge. In the bulk stage used the MPPT function in this study. The performance of the proposed control algorithm is evaluated in both steady and changing weather conditions. The results are obtained using PSIM software. The results obtained in this paper are useful in designing a stand-alone PV system in the rural life like Mongolian nomadic herders.