ZVS Range Extension of DAB Converter Using Novel Single Phase Shift Modulation

Abstract

Dual active bridge (DAB)컨버터는 전기적인 절연, 소프트 스위칭, 양방향 전력전달과 같은 다양한 장점을 가진 토폴로지이다. 대부분의 DAB 컨버터는 단일 위상변조 방식을 이용하여 제어한다. 하지만 기존 방식의 경우 출력 전압 변동이 커짐에 따라서 소프트 스위칭을 하지 못하게 되고 하드 스위칭을 하게 되며 따라서 스위칭 손실이 증가하여 컨버터의 손실이 증가하게 된다. 따라서 이를 해결하기 위해 제어 복잡도를 기존 단일 위상변조 방식과 같이 위상차이만을 가지고 제어하면서 동시에 소프트 스위칭 영역을 확장 시키기 위해 이 논문은 새로운 방식의 단일 위상 변조 방식을 제안한다. DAB 컨버터 2차측의 캐패시터를 추가로 달아 준 후 PWM 방식을 변경 하여 오프셋 전압이 캐패시터에 인가되도록 하면 소프트 스위칭 영역을 결정하는 변압기 누설 인덕턴스의 전류 피크 값이 변하면서 소프트 스위칭 영역이 증가하게 된다. 이 논문에서는 정상상태 동작 해석 및 PSIM시뮬레이션 및 실험을 통해 제안된 PWM 방식의 유효성을 입증한다

In this paper, a new method of SPS modulation is proposed to compensate for the zvs collapse at wide operating range in conventional SPS Modulation. First, the steady state operation of conventional SPS modulation is analyzed and the zvs condition and region are derived. In addition, secondary side capacitors are added to satisfy soft switching in wide operation range. In the proposed scheme, zvs condition and region are derived, simulation results using PSIM and experimental results demonstrate the effectiveness of the proposed method.