고전압 이용을 위한 다중인접 기준벡터 불연속변조기법 기반의 다이오드 클램핑 멀티레벨 LLC 공진형 컨버터

초록

본 논문에서는 철도차량 추진 또는 보조전원시스템과 같은 높은 입력 전압을 이용하는 전력 변환 시스템에 적합한 다이오드 클램핑 멀티레벨 LLC 공진형 컨버터를 제안하였다. 높은 전압을 갖는 입력 dc-link 단의 직렬 연결된 커패시터들의 전압 편차를 제거하기 위해 기존 AC/DC 혹은 DC/AC 시스템에 적용된 다중인접 기준벡터 불연속 변조기 법을 DC/DC 컨버터에 적합하게 변형하여 적용하였다. 제안하는 멀티레벨 공진형 컨버터는 주파수 스윕형의 기존 2레벨 시스템과 다르게 동작 주파수를 공진점에 고정한 채 Full-Bridge 스위칭 스택을 통해 공진 탱크로 입력되는 전압의 크기를 변조하는 방식으로 출력 정전압 제어를 수행한다. 동작 주파수를 고정함에 따라 수동 소자의 설계가 용이하고 단일 전력변환 stage 만으로 넓은 동작 범위에서 안정적인 동작이 가능하다. 본 논문에서는 새롭게 제안된 멀티레벨 공진형 컨버터의 제어 알고리즘과 동작 특성을 상세하게 분석하였고, 시뮬레이션을 통해 검증하였다.

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