초광범위 출력 가변 공진 컨버터

본 논문은 전기차 충전 애플리케이션을 위한 초광범위 출력 전압 범위를 갖는 범용 직렬 공진 컨버터를 제안한다. 제안하는 컨버터는 변압기 2차 권선과 정류기 단이 통합된 2상 재구성 가능 2차측 구조를 기반으로 한다. 두 가지 동작 모드에서 변압기 2차측과 정류기 구조를 동시에 재구성하여 전압 이득의 큰 단계를 달성한다. 이러한 불연속적인 단계 사이의 간극을 메우기 위해 부스트 컨버터가 공진 인버터와 통합되었다. 이 통합을 통해 인버터 듀티 사이클 변화는 기존 인버터와 달리 인버터가 생성하는 구형파의 폭과 진폭 모두에 영향을 미친다. 이 향상된 변조 능력은 전압 이득에 대한 듀티 사이클의 영향을 증가시키고 고정 주파수 PWM 제어 하에서 미세 조정을 가능하게 한다. 이 통합은 1차측 부품 수를 늘리지 않고 구현된다. 컨버터는 직렬 네트워크의 공진 주파수에서 작동하여 순환 전류를 줄이고 부품 크기를 최적화하며 제어를 단순화하는 동시에 부하 독립적인 전압 이득 특성을 유지한다. 모든 작동 조건에서 ZVS(Zero-Voltage-Switching) 및 ZCS(Zero-Current-Switching)가 달성된다. 380V 입력, 50-400V 출력 및 200kHz 스위칭 주파수를 갖는 400W급 SiC 기반 시제품 검증을 통해, 고정 주파수 PWM 동작에서 1에서 8까지의 전체 전압 이득 범위를 달성하며 제안된 개념의 유효성을 입증하였다. 이는 전기차 충전과 같은 광범위한 출력 전압 요구 사항을 가진 애플리케이션에 적합한 효율적이고 유연한 전력 변환 솔루션을 제공한다.