전향보상을 이용한 시비율 제어가 적용된 3-레벨 LLC 컨버터의 출력전압 제어

Q: 이 논문에서 정의한 전향 보상이란 무엇인가?

전향 보상은 전압 제어기에서 입력전압 변동에 대해 신속하게 대응하기 위한 방식으로, 복잡한 전압 이득 수식을 2차 방정식으로 선형 근사화하여 설계한다. 이는 입력전압 변동 시 발생하는 출력전압의 과도상태를 개선하고, 제어기의 안정성을 높여 넓은 전압 변동 폭에서도 안정적인 동작을 가능하게 한다.

Q: 3-레벨 LLC 컨버터에서 전향 보상 적용 시 과도상태가 어떻게 개선되는가?

연구 결과, 전향 보상 방식을 적용하면 입력전압 변동 구간에서 실시간으로 주파수를 계산하여 보상함으로써 출력전압의 과도상태를 크게 개선한다. 구체적으로, 전향 보상 적용 전 오버슈트 28V, 언더슈트 -33V였던 것이 적용 후 오버슈트 0V, 언더슈트 -3V로 개선되어 안정적인 출력전압 추종이 가능하다.

김찬호; 이형진; 김학원; 조관열; 이상민; 백승우

doi:10.6113/TKPE.2024.29.3.224

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저자정보: 김찬호 (한국교통대) 이형진 (한국교통대) 김학원 (한국교통대) 조관열 (한국교통대) 이상민 (한국교통대) 백승우 (LG 마그나)

저널정보: 전력전자학회 전력전자학회논문지 전력전자학회 논문지 제29권 제3호

발행연도: 2024.6

수록면: 224 - 232 (9page)

DOI: 10.6113/TKPE.2024.29.3.224

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The auxiliary power supply unit for railway vehicles provides a substantial amount of power to passenger cars. Generally, maintaining isolation from the catenary power line to the auxiliary power in the compartment is crucial. To achieve electrical isolation, a highly efficient LLC resonant converter is employed among isolated DC-DC converters. Generally, resonant converters primarily utilize PFM control methods. However, increasing the switching frequency at high input voltages is limited, causing a challenge in handling wide input voltage fluctuations from the overhead catenary power line. To address this limitation, the PWM control method is introduced alongside the existing PFM control method, resulting in the presence of two controllers. However, as these two controllers regulate the output voltage differently, output voltage overshoot is possible due to considerable input voltage fluctuations. This paper proposes a method that combines PFM and PWM controllers, along with feed-forward compensation, to address these shortcomings. The effectiveness of the proposed method is validated through PSIM simulation and experimentation.

#3-Level LLC resonant converter #Wide input voltage range #Feed-forward compensation #Hybrid(PFM,PWM) controller

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