KR101022772B1 - 연료전지용 전력변환장치. - Google Patents

Abstract

본 발명은, 연료전지용 전력변환장치에 관한 것으로, 연료전지용 전압변환장치에 있어서, 입력단의 ZVS용 벅 컨버터(Buck Converter)와 출력단의 ZVS/ZCS용 푸시풀 컨버터(Pushpull Converter)가 2단으로 구성되며, 상기 벅 컨버터의 스위칭 주파수가 상기 푸시풀 컨버터의 스위칭 주파수에 비해 두 배의 스위칭 주파수로 동작하여 상기 푸시풀 컨버터 상의 전류형 입력 인덕터(L₂)와 변압기 권선의 피크 전류가 감소되는 것을 특징으로 하는 연료전지용 전력변환장치이며, 본 발명에 의하면, 벅 컨버터의 스위칭 주파수를 푸시풀 컨버터의 스위칭 주파수에 비해 두 배의 스위칭 주파수로 동작하게 함으로써 푸시풀 컨버터의 전류형 인덕터와 변압기 권선의 전류 피크치를 줄일 수 있으며, 스위치 소자의 전압 전격을 감소시킬 수 있다.

연료전지, 전력변환장치, 벅 컨버터, 푸시풀 컨버터.

Description

연료전지용 전력변환장치.{A Power Conversion Device for Fuel Cell}

본 발명은 연료전지용 전력변환장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 2단으로 DC/DC 컨버터가 연계되도록 구성하여 DC/DC 컨버터의 ZVS, ZVC 스위칭이 가능한 연료전지용 전력변환장치에 관한 것이다.

산업발전에 따라 에너지 수요는 급격하고 증가하고 있으며, 주된 에너지원으로 이용되고 있는 화석에너지원은 발전과정에서 해로운 부산물 및 유해물질이 다량배출되어 이로 인해 공해 및 지구온난화와 같은 심각한 환경문제가 발생하고 있으며, 이를 해결하기 위해 국제환경 규제가 강화되고 있는 실정이다.

이에 대한 대책으로 대체에너지의 개발에 대한 관심은 크게 고조되고 있으며, 연료전지는 태양광 발전, 풍력발전과 달리 주변 환경에 관계없이 안정된 전력공급을 할 수 있어 청정에너지로 많은 주목을 받고 있다.

연료전지는 낮은 셀 전압으로 인하여 저 전압 대 전류의 특성을 가지고 있어, 연료전지에서 발생하는 저 전압을 상용전원으로 사용하기 위해서는 승압용 컨버터와 인버터가 결합된 전력변화기가 필수적으로 요구된다.

계통연계를 위한 연료전지용 전력변환장치는 계통연계시 계통전압에 대해 고역률과 낮은 THD를 가져야 한다. 또한 연료전지 특성상 낮은 입력 전압과 높은 전압 변동율에 대해 높은 출력전압으로 승압되므로 높은 승압비와 전압 변동률에 대해서 높은 변환 효율을 요구한다.

이러한 요구조건을 만족시키기 위하여 다양한 전력변환장치가 적용되고 있으며, 크게 풀브리지, 하프브리지, 푸시풀 방식의 컨버터가 널리 적용되고 있다. 하지만 컨버터의 토폴로지에 따라 스위칭소자의 내압 분담문제, 소자에 흐르는 전류 등은 크게 달라지면 각각의 장단점을 적절히 선택하여 설계하여 적용하고 있다.

도 1은 종래기술에 따른 전력변환시스템의 개략적인 구성을 나타낸다.

도 1의 (a)는 연료전지(10), 절연형 DC/DC 컨버터(50) 및 DC/AC 컨버터(70)로 구성되는 종래기술에 따른 전력변환시스템을 나타내며, 도 1의 (a)에 도시된 바와 같이 컨버터가 1단 방식으로 구성되어 간단하고 경제적이지만 출력 범위가 좁은 단점을 가지고 있다.

도 1의 (b)는 연료전지(10), 비절연형 DC/DC 컨버터(20), 절연형 DC/DC 컨버터(50) 및 DC/AC 컨버터(70)로 구성되는 또 다른 종래기술에 따른 전력변환시스템을 나타내며, 2단 방식의 절연형 DC/DC 컨버터를 사용한 방식이다. 상기 2단 방식의 경우 비절연형 DC/DC 컨버터(20)와 절연형 DC/DC 컨버터(50) 사이에는 전압 평활용 콘덴서(30)가 장착되며, 2단 방식으로 스위칭 소자수의 증가와 전력 손실이 증가한다는 단점이 있다.

이와 같은 종래기술은, 스위치 소자의 전압 스트레스로 인해 연료전지와 같 은 가변의 저전압에서 고전압 출력을 요하는 전력변환장치에 푸시풀 컨버터를 적용하기 어려운 문제점이 있으며, 또한 푸시풀 컨버터의 순시과전압의 문제가 발생된다.

본 발명은, 푸시풀 컨버터의 경우에 스위치 소자의 전압 스트레스로 인해 연료전지와 같은 가변의 저전압에서 고전압 출력을 요하는 전력변환기에 적용되기 어려운 문제점 및 푸시풀 컨버터의 순시과전압 문제를 해결하고자 한다.

또한 전력변환장치에서 전류형 인덕터와 변압기 권선의 피크 전류를 감소시키며 스위치 소자의 전압 전격을 감소시킬 수 있는 전력변환장치의 구성을 제안한다.

상기 기술적 과제를 달성하고자 본 발명은, 연료전지용 전압변환장치에 있어서, 입력단의 ZVS용 벅 컨버터(Buck Converter)와 출력단의 ZVS/ZCS용 푸시풀 컨버터(Pushpull Converter)가 2단으로 구성되며, 상기 벅 컨버터의 스위칭 주파수가 상기 푸시풀 컨버터의 스위칭 주파수에 비해 두 배의 스위칭 주파수로 동작하여 상기 푸시풀 컨버터 상의 전류형 입력 인덕터(L₂)와 변압기 권선의 피크 전류가 감소되는 것을 특징으로 하는 연료전지용 전력변환장치이다.

여기서 상기 푸시풀 컨버터의 스위칭 주파수에 따른 시비율이 0.5가 될 수 있다.

바람직하게는 상기 푸시풀 컨버터는, 변압기에 의해 구분되며 상기 변압기의 센터탭을 갖는 1차측 권선에 형성되는 1차측 회로부와 상기 변압기의 2차측 권선에 형성되는 2차측 회로부를 포함하고, 상기 1차측 회로부는 상기 변압기의 1차측 권선의 센터탭에 연결되는 입력 인덕터(L₂), 상기 변압기의 1차측 권선의 나머지 두 단자에 각각 연결되는 제1 스위칭 트랜지스터(Q₂)와 제2 스위칭 트랜지스터(Q₃), 및 상기 제1, 2 스위칭 트랜지스터(Q₂, Q₃)에 의해 구동되는 ZVS/ZCS용 수동 클램프 회로부로 구성되며, 상기 2차측 회로부는 전파출력정류 회로부로 구성될 수 있다.

또한 상기 출력정류 회로부는 정류 브릿지의 4개 다이오드(D₉, D₁₀, D₁₁, D₁₂)를 포함할 수 있다.

바람직하게는 상기 벅 컨버터는, 입력 스위칭 트랜지스터(Q₁)와 상기 입력 스위칭 트랜지스터(Q₁)와 직렬 연결되는 ZVS 회로부와 다이오드(D₁)가 서로 병렬로 구성될 수 있다.

나아가서 상기 푸시풀 컨버터의 제1 스위칭 트랜지스터(Q₂)의 스위치 신호 off됨에 따라 ZVS가 이루어질 수 있다.

또한 상기 벅 컨버터의 입력 스위칭 트랜지스터(Q₁)의 스위칭 신호가 off됨에 따라 상기 벅 컨버터의 스위칭 주파수가 상기 푸시풀 컨버터의 스위칭 주파수의 두 배가 될 수 있다.

이와 같은 본 발명에 따르면, 벅 컨버터의 스위칭 주파수를 푸시풀 컨버터의 스위칭 주파수에 비해 두 배의 스위칭 주파수로 동작하게 함으로써 푸시풀 컨버터의 전류형 인덕터와 변압기 권선의 전류 피크치를 줄일 수 있으며, 스위치 소자의 전압 전격을 감소시킬 수 있다.

또한 본 발명에 따른 벅 컨버터와 결합된 푸시풀 컨버터는 입력 전압에 관계없이 시비율을 0.5로 유지할 수 있다.

본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 설명하기 위하여 이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하고 이를 참조하여 살펴본다.

도 2는 본 발명에 따른 연료전지용 전력변환장치의 개략적인 구성도를 나타낸다.

본 발명에 따른 연료전지용 전력변환장치는, 비절연 DC/DC 컨버터(100)와 절연 DC/DC 컨버터(200)가 2단으로 구성되는데, 여기서 비절연 DC/DC 컨버터의 인덕터와 전류원 인덕터를 공유하는 구조를 취함으로써 1단 방식과 같은 인덕터수로 구 성할 수 있으며, 중간 전압원 매개체인 콘덴서(30)를 제거하였다.

또한 2단 DC/DC 컨버터를 연계하여 전력변환장치를 구성함으로써 DC/DC 컨버터의 ZVS, ZCS 스위칭이 가능토록 구성하였는데, 이를 위하여 본 발명에서는 입력단의 ZVS용 벅 컨버터(Buck Converter)와 출력단의 ZVS/ZCS용 푸시풀 컨버터(Pushpull Converter)가 2단으로 구성하여, 상기 벅 컨버터의 스위칭 주파수가 상기 푸시풀 컨버터의 스위칭 주파수에 비해 두 배의 스위칭 주파수로 동작하여 상기 푸시풀 컨버터 상의 전류형 입력 인덕터와 변압기 권선의 피크 전류를 감소시킨다.

도 3은 본 발명에 따른 연료전지용 전력변환장치의 실시예에 대한 회로도를 나타낸다.

도 3을 참조하여 본 발명에 따른 연료전지용 전력변환장치에 대하여 보다 자세히 살펴보면, 전력변환기는 크게 ZVS용 벅 컨버터(100)와 ZVS-ZCS용 푸시풀 컨버터(200)로 구성된다. 여기서 ZVS용 벅 컨버터(100)는 기존의 벅 컨버터가 적용될 수 있다.

도 3을 통해 그 구성을 보다 자세히 살펴보면, 푸시풀 컨버터(200)는, 변압기(210)에 의해 구분되며 상기 변압기의 센터탭을 갖는 1차측 권선에 형성되는 1차측 회로부(201)와 상기 변압기의 2차측 권선에 형성되는 2차측 회로부(202)를 포함하고, 1차측 회로부(201)는 상기 변압기의 1차측 권선의 센터탭에 연결되는 입력 인덕터(L₂), 변압기(210)의 1차측 권선의 나머지 두 단자에 각각 연결되는 제1 스위 칭 트랜지스터(Q₂)와 제2 스위칭 트랜지스터(Q₃), 및 상기 제1, 2 스위칭 트랜지스터(Q₂, Q₃)에 의해 구동되는 ZVS/ZCS용 수동 클램프 회로부(250)로 구성되며, 2차측 회로부(202)는 전파출력정류 회로부로 구성되며, 상기 출력정류 회로부는 정류 브릿지의 4개 다이오드(D₉, D₁₀, D₁₁, D₁₂)를 포함한다.

또한 벅 컨버터(100)는, 입력 스위칭 트랜지스터(Q₁)와 상기 입력 스위칭 트랜지스터(Q₁)와 직렬 연결되는 ZVS 회로부(150)와 다이오드(D₁)가 서로 병렬로 구성된다.

기존의 승압형 푸시풀 컨버터와 본 발명에서의 푸시풀 컨버터(200)에서 변압기 설계는 변동하는 입력전압 최저치에서 정격출력이 되도록 설계되므로 변압기의 권수비는 동일하여 최저 입력 전압에서 스위치에 인가되는 전압의 크기는 동일하다. 그러나 최대 입력전압이 최소 입력 전압의 2.5배 정도가 되는 일반적인 연료전지시스템에서 스위치 소자에 인가되는 전압은 최대 입력 전압의 2배가 된다. 본 발명에서 벅 컨버터(100)와 결합한 푸시풀 컨버터(200)에서는 최소 입력 전압의 2배가 되어 스위치에 인가되는 전압을 약 2.5배로 경감할 수 있다.

스위칭시 정격 전압이 낮게 형성됨에 따라서 기동저항이 낮은 스위치 소자 선택이 가능하여 스위칭 도통 손실을 저감할 수 있다. 또한 기존의 승압형 푸시풀 컨버터는 높은 입력 전압에서 낮은 시비율로 인하여 펄스성 출력 전류를 형성하지만, 본 발명에서 벅 컨버터(100)와 결합된 푸시풀 컨버터(200)는 입력 전압에 관계 없이 시비율을 0.5로 할 수 있어 연속의 출력 전류를 형성할 수 있다. 또한 벅 컨버터(100)의 스위칭 주파수를 푸시풀 컨버터(200)의 스위칭 주파수에 비해 두 배의 스위칭 주파수로 동작하게 함으로써 푸시풀 컨버터(200)의 전류 피크치를 줄일 수 있는 장점을 가지고 있다.

도 4는 도 3의 실시예의 동작과정을 도시한다.

도 4를 참조하여 본 발명에 따른 연료전지용 전력변환장치의 동작을 이하에서 자세히 살펴보기로 한다.

도 4의 (a)에서 Mode A의 경우에, 푸시풀 컨버터(200)의 Q₂ 스위치가 on 상태에서 Q₃ 스위치 신호가 on되는 시점부터 시작되며, 도 4의 (a)와 같은 전류루프를 형성한다. 변압기 1차측 양 권선이 단락되는 상태가 되어 푸시풀 컨버터(200)의 2차측 전류는 zero가 된다. 또한 양의 극성으로 충전되어 있던 보조회로의 콘덴서 전압(V_C4)은 C₄-Q₃-L₄-D₄를 루프를 통한 공진회로가 형성되어 스위치 소자의 off시 ZVS를 위해 부의 전압(-V_b)으로 충전된다.

도 4의 (b)에서 Mode B의 경우에, 이 모드는 푸시풀 컨버터(200)의 Q₂ 스위치 신호가 off됨으로써 이루어지며, 도 4의 (b)와 같은 전류 루프를 형성한다. 스위치 소자에 흐르는 전류(I_Q2)는 바로 zero가 되나, 스위치 off를 한 푸시풀 컨버터용 변압기의 1차측 전류는 ZVS를 위해 부의 전압으로 충전된 콘덴서(V_c3) 전압은 C₃-D₆-V_b를 통한 전류 루프를 형성함으로써 D₆전류에 의해 콘덴서 전압은 정전압으로 변하게 되며, 스위칭 소자에 인가되는 전압은 zero가 되어 스위치 off시 ZVS가 이루어진다.

도 4의 (c)에서 Mode C의 경우에, 이 모드는 스위치 off시 ZVS를 위해 콘덴서(C₃) 전류가 zero가 되는 시점부터 시작되며, 그림 4(c)와 같은 전류 루프를 형성한다. 이 모드는 매우 짧게 존재함으로 해석상 무시하여도 무관하다.

도 4의 (d)에서 Mode D의 경우에, 이 모드는 앞단의 벅 컨버터(100)의 Q₁스위치 신호가 on함으로서 이루어지며, 도 4의 (d)와 같은 전류 루프를 형성한다. 이때 입력단의 전력이 출력단으로 전달되며, 푸시풀 컨버터용 변압기의 1차측 권선에 흐르는 전류의 기울기는 벅 컨버터(100) 출력측에 연결되어 있는 인덕터(L₂)에 의해 결정되어 진다.

도 4의 (e)에서 Mode E의 경우에, 이 모드는 상기 Mode A에서 시작한 보조회로의 콘덴서 전압(V_C4)과 Q₃-L₃-D₈이 루프에 의한 공진이 완료되는 시점에서 이루어지며, 도 4의 (e)와 같은 전류 루프를 형성한다. 모드가 시작되기 전 스위치 off를 행하면, ZVS는 실패로 이어진다.

도 4의 (f)에서 Mode F의 경우에, 이 모드는 앞단의 벅 컨버터(100)의 Q₁ 스위치 신호가 off함으로써 이루어지며, 그림 4(f)와 같은 전류루프를 형성한다. 이 모드는 앞단 벅 컨버터(100)의 스위칭 주파수가 푸시풀 컨버터(200)의 스위칭 주파수의 두 배가 되고, 두 전력변환기 간의 스위칭 동기가 이루어지는 상태에서 발생 한다.

도 5는 본 발명에 따른 전력변환장치에서 벅 컨버터(100)의 리액터 전류(510)와 벅 컨버터(100)의 스위치 신호(520) 및 푸시풀 컨버터(200)의 스위치 신호(530)를 나타내며, 도 5에서 보는 바와 같이 스위칭 구간동안 전류가 상승하고 하강하는 것이 확인된다.

도 6은 본 발명에 있어서 푸시풀 컨버터(200)의 변압기 1차측 전압(610)과 2차측 전압(620) 그리고 푸시풀 컨버터(200)의 스위치 신호(630)를 나타내며, 도 6에 나타난 바와 같이 전압비는 1:2로 2배 증폭되었음을 알 수 있다.

도 7은 본 발명에 따른 전력변환장치의 푸시풀 컨버터(200)에서 스위칭 동작에 다른 전압 및 전류의 그래프를 나타낸다.

도 7에 나타난 바와 같이 전력변환장치의 푸시풀 컨버터(200)에서 스위칭 소자가 ZVS동작되어 손실을 발생하지 않고 전력변환장치가 고효율로 동작됨을 확인할 수 있다.

도 8은 기존의 하드 스위칭 타입의 전류형 푸시풀 컨버터를 사용한 계통연계형 전력변환기와 본 발명에 따른 연료전지용 전력변환 시스템의 총효율 특성을 분석한 결과를 나타낸다.

도 8에서 보는 바와 같이 입력전압 55[V]에서 하드 스위칭 타입은 1,000[W] 출력시 약 84[%]로 최소출력을 나타냈으며, 최대 효율은 600[W] 출력시 약 86.5[%]로 나타났다. 제안된 방식은 1,000[W] 출력시 약 88.2[%]로 나타났으며, 500[W] 출력시 약 91[%]로 우수하게 나타났다.

전압별로는 입력전압 55[V]에서 우수하게 나타났으며, 평균 효율은 제안된 방식이 기존 방식에 비하여 4.05[%]정도 높게 나타났다. 이와 같은 실험을 통해 얻은 결과 정격의 절반인 500[W]에서 연료전지용 전력변환 시스템은 최대 효율이 나타났으며, 이때 인버터의 효율은 약 97[%] 이며, 컨버터의 총 효율은 약 94[%]가 되어 시스템의 총 효율은 약 91[%] 로 나타났다.

도 9는 3고조파, 5고조파 및 총고조파 왜형율 THD를 분석한 결과 그래프를 나타낸다.

도 9에서 보는 바와 같이 부하가 적을수록 3고조파, 5고조파 및 총고조파 왜형율은 커지며, 출력이 증가함에 따라 그 값들이 작아짐을 알 수 있다. 기저부하인 200[W]에서 3고조파 성분은 약 3.8[%], 5고조파 성분은 약 12.3[%] 및 총고조파 왜형율은 약 18[%]로 나타났다. 정격부하인 1,000[W]에서 3고조파 성분은 약 0.4[%], 5고조파 성분은 약 2.4[%]로 나타났으며, 총고조파 왜형율은 약 3.65[%]로 양호하게 나타났다. 계통연계형 인버터에서 연계조건은 정격에서 3고조파 성분및 5고조파성분은 3[%]이하이고, 총고조파 왜형율은 5[%]이하로 규정하고 있다.

이상과 같이 본 발명에 따른 전력변환기는 계통연계를 위한 조건을 만족함을 알 수 있다.

도 10은 계통 연계 조건에서 Islanding 현상이 발생한 경우 500[ms]이내에 검지되어 계통으로부터 분리하여 보호하는 기능 시험에 대한 결과를 나타내는 그래프이다.

도 10에서 보는 바와 같이 계통에서의 417[ms]마다 이상외란을 발생시키고 전압, 주파수 등을 감지하여 이상 발생시 계통으로부터 차단하는 것을 목적으로 하고 있다.

도 11에서 보는 바와 같이 계통전압의 이상이 발생했고 이를 다음 500[ms]이내에 검지하여 연료전지용 PCS의 출력은 차단하였다. 즉 계통연계형 PCS로써의 성능을 충분히 만족함을 확인할 수 있다.

이상과 같이 본 발명에서는 벅 컨버터(100)와 푸시풀 컨버터(200)가 2단 연결되고 중간 링크 커패시터가 없는 새로운 고효율 전력변환장치를 제안하고 1kW급 PCS를 제작하여 계통 연계를 실험을 통하여 본 발명에 따른 효과를 상기 결과에서 확인할 수 있었으며, 본 발명에 따른 푸시풀 컨버터의 스위치 소자는 수동 클램프 회로의 동작모드를 분류하고 ZVS 또는 ZCS가 이루어진다. 또한 ZVS, ZCS기술로 최고 91[%]이고, 총 고조파 왜형율 THD도 정격 1[kW]에서 5[%]이하이고, Islanding 시험에서도 500[ms]이내에 계통에서 분리되어 계통 연계 시험 조건을 충족시킴을 상기 시험결과에서 확인할 수 있다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서 본 발명에 기재된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상이 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의해서 해석되어야하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

도 1은 종래기술에 따른 전력변환시스템의 개략적인 구성을 나타내며,

도 2는 본 발명에 따른 연료전지용 전력변환장치의 개략적인 구성도를 나타내며,

도 3은 본 발명에 따른 연료전지용 전력변환장치의 실시예에 대한 회로도를 나타내며,

도 4는 도 3의 실시예의 동작과정을 나타내며,

도 5는 본 발명에 따른 전력변환장치에서 벅 컨버터의 리액터 전류와 스위치 신호, 푸시풀 컨버터의 스위치 신호를 나타내며,

도 6은 본 발명에 있어서 푸시풀 컨버터의 변압기 1차측 전압과 2차측 전압 그리고 스위치 신호를 나타내며,

도 7은 본 발명에 따른 전력변환장치의 푸시풀 컨버터에서 스위칭 동작에 다른 전압 및 전류의 그래프를 나타내며,

도 8은 기존의 하드 스위칭 타입의 전류형 푸시풀 컨버터를 사용한 계통연계형 전력변환기와 본 발명에 따른 연료전지용 전력변환 시스템의 총효율 특성을 분석한 결과를 나타내며,

도 9는 3고조파, 5고조파 및 총고조파 왜형율 THD를 분석한 결과 그래프를 나타내며,

도 10은 계통 연계 조건에서 Islanding 현상이 발생한 경우 500[ms]이내에 검지되어 계통으로부터 분리하여 보호하는 기능 시험에 대한 결과를 나타내는 그래 프이며,

도 11은 계통 연계 조건에서 Islanding 현상이 발생한 경우의 출력을 나타낸다.

<도면의 주요부호에 대한 설명>

10 : 연료전지, 70 : DC/AC 컨버터,

100 : 벅 컨버터, 150 : ZVS용 회로부,

200 : 푸시풀 컨버터, 250 : ZVS/ZCS용 수동 클램프 회로부.

Claims (7)

1. 연료전지용 전압변환장치에 있어서,

   입력단의 ZVS용 벅 컨버터(Buck Converter)와 출력단의 ZVS/ZCS용 푸시풀 컨버터(Pushpull Converter)가 2단으로 구성되며,

   상기 벅 컨버터의 스위칭 주파수가 상기 푸시풀 컨버터의 스위칭 주파수에 비해 두 배의 스위칭 주파수로 동작하여 상기 푸시풀 컨버터 상의 전류형 입력 인덕터(L₂)와 변압기 권선의 피크 전류가 감소되며,

   상기 벅 컨버터는 입력 스위칭 트랜지스터(Q₁)와 상기 입력 스위칭 트랜지스터(Q₁)와 직렬 연결되는 ZVS 회로부와 다이오드(D₁)가 서로 병렬로 구성되고,

   상기 푸시풀 컨버터는 변압기에 의해 구분되며 상기 변압기의 센터탭을 갖는 1차측 권선에 형성되는 1차측 회로부와 상기 변압기의 2차측 권선에 형성되는 2차측 회로부를 포함하며,

   상기 1차측 회로부는 상기 변압기의 1차측 권선의 센터탭에 연결되는 상기 입력 인덕터(L₂), 상기 변압기의 1차측 권선의 나머지 두 단자에 각각 연결되는 제1 스위칭 트랜지스터(Q₂)와 제2 스위칭 트랜지스터(Q₃), 및 상기 제1, 2 스위칭 트랜지스터(Q₂,Q₃)에 의해 구동되는 ZVS/ZCS용 수동 클램프 회로로 구성되며,

   상기 푸시풀 컨버터의 제1 스위칭 트랜지스터(Q₂)의 스위칭 신호가 off됨에 따라 상기 푸시풀 컨버터의 ZVS가 이루어지고,

   상기 벅 컨버터의 입력 스위칭 트랜지스터(Q₁)의 스위칭 신호가 off됨에 따라 상기 벅 컨버터의 스위칭 주파수가 상기 푸시풀 컨버터의 스위칭 주파수의 두배가 되는 것을 특징으로 하는 연료전지용 전력변환장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 푸시풀 컨버터는, 입력 전압에 관계없이 스위칭 주파수에 따른 시비율이 0.5로 유지되는 것을 특징으로 하는 연료전지용 전력변환장치.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 2차측 회로부는 전파출력정류 회로부로 구성되는 것을 특징으로 하는 연료전지용 전력변환장치.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 전파출력정류 회로부는 정류 브릿지의 4개 다이오드(D₉, D₁₀, D₁₁, D₁₂)를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지용 전력변환장치.
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