KR20170131853A - 변압기 2차측 전압 파이크를 감소시키는 ｄｃ/ｄｃ컨버터 - Google Patents

변압기 2차측 전압 파이크를 감소시키는 ｄｃ/ｄｃ컨버터 Download PDF

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Abstract

본 발명의 일 실시 예에 따른 변압기 2차측 전압 파이크를 감소시키는 ＤＣ/ＤＣ컨버터는 일단이 직류 입력전압의 일단에 연결되며, 상기 입력전압을 불연속으로 만드는 제1스위치, 상기 제1스위치의 타단과 상기 입력전압의 타단에 연결되어 상기 입력전압을 스위칭하여 교류전압을 출력하는 인버터부, 상기 교류전압을 변압하는 변압기, 상기 인버터부와 동기되어 스위칭되고, 상기 변압기의 출력전압을 정류하여 직류 출력전압을 출력하는 정류부, 상기 정류부의 출력단에 연결되고, 상기 직류 출력전압을 평활하는 L-C필터부, 및 상기 정류부 및 상기 L-C필터부에 연결되어, 상기 정류부의 전압 스파이크를 감소시키는 전압 스파이크 감소부를 포함할 수 있다.

Description

변압기 2차측 전압 파이크를 감소시키는 ＤＣ/ＤＣ컨버터{DC/DC CONVERTER FOR REDUCING VOLTAGE SPIKE OF TRANSFORMER SECONDARY SIDE}
본 발명은 고강압 컨버터의 효율을 향상시키고, 변압기 2차측에서 발생되는 전압 파이크를 감소시키는 ＤＣ/ＤＣ컨버터에 관한 것이다.
일반적으로 종래의 DC/DC컨버터는 출력 전압 제어를 위해 하드 스위칭 방식을 이용하므로 스위칭 소자가 온 또는 오프될 때, 발생하는 스위칭 손실로 인해 전력 변환의 효율향상에 한계가 있다.
또한, 이러한 하드 스위칭 방식의 DC/DC컨버터는 스위칭 스트레스 및 리플전압 감소를 위한 스위칭 수파수 증가로 전력 변환 효율이 감소하는 단점이 있고, 고주파 변압기의 누설성분을 인해 변압기 2차측의 정류부의 전압 스파이크가 발생하는 문제가 있다.
따라서, 최근, DC/DC컨버터를 설계함에 있어서, 스위칭 손실이나 정류 손실을 최소화하여 전력변환의 효율을 향상시키기 위한 소프트 스위칭 방식인 영 전압스위칭에 관한 연구가 활발하다.
본 발명의 목적은 효율에는 영향을 미치지 않고, 전압 스파이크를 감소시킬 수 있는 변압기 2차측 전압 파이크를 감소시키는 ＤＣ/ＤＣ컨버터를 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은 변압기 2차측 전압 파이크를 감소시켜, 시스템의 안정화가 증가되는 변압기 2차측 전압 파이크를 감소시키는 ＤＣ/ＤＣ컨버터를 제공하는 데 있다.
상기와 같은 기술적 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 일 실시 예에 따른 변압기 2차측 전압 파이크를 감소시키는 ＤＣ/ＤＣ컨버터는 일단이 직류 입력전압의 일단에 연결되며, 상기 입력전압을 불연속으로 만드는 제1스위치, 상기 제1스위치의 타단과 상기 입력전압의 타단에 연결되어 상기 입력전압을 스위칭하여 교류전압을 출력하는 인버터부, 상기 교류전압을 변압하는 변압기, 상기 인버터부와 동기되어 스위칭되고, 상기 변압기의 출력전압을 정류하여 직류 출력전압을 출력하는 정류부, 상기 정류부의 출력단에 연결되고, 상기 직류 출력전압을 평활하는 L-C필터부, 및 상기 정류부 및 상기 L-C필터부에 연결되어, 상기 정류부의 전압 스파이크를 감소시키는 전압 스파이크 감소부를 포함할 수 있다.
실시 예에 있어서, 상기 전압 스파이크 감소부는 적어도 2개 이상의 다이오드, 및 상기 전압 스파이크에 대응되는 전압을 충전하는 콘덴서(condenser)를 포함할 수 있다.
실시 예에 있어서, 상기 인버터부는 상기 제1스위치가 오프(off)되어 상기 인버터부의 양단 전압이 0V일 때, 상기 입력전압을 스위칭하여 영전압 스위칭(ZVS, zero voltage switching) 동작을 수행하고, 상기 콘덴서는 상기 인버터부의 양단 전압이 0V일 때, 충전된 전압을 방전할 수 있다.
실시 예에 있어서, 일단은 상기 제1스위치의 타단과 연결되고 타단은 상기 입력전압의 타단에 연결되며, 상기 제1스위치가 오프되었을 때, 상기 인버터부와 폐루프를 이루어 전류가 환류되게 하는 제2스위치를 더 포함할 수 있다.
실시 예에 있어서, 상기 인버터부 및 상기 정류부 각각은 4개의 스위칭 소자가 브리지 형태로 연결될 수 있다.
실시 예에 있어서, 상기 인버터부는 4개의 IGBT(insulated gate bipolar transistor) 스위치가 브리지 형태로 연결되고, 상기 정류부는 4개의 다이오드가 브리지 형태로 연결되고, 상기 IGBT 스위치들 중 제1 및 제4IGBT 스위치와 상기 다이오드들 중 제1 및 제4다이오드는 서로 동기되어 동작하고, 상기 IGBT 스위치들 중 제2 및 제3IGBT 스위치와 상기 다이오드들 중 제2 및 제3다이오드는 서로 동기되어 동작하고, 상기 제1 및 제4IGBT 스위치 및 상기 제2 및 제3IGBT 스위치는 서로 번갈아 온(on) 또는 오프될 수 있다.
본 발명에 따른 변압기 2차측 전압 파이크를 감소시키는 ＤＣ/ＤＣ컨버터의 효과에 대해 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 실시 예들 중 적어도 하나에 의하면, 효율에는 영향을 미치지 않고, 전압 스파이크를 감소시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예들 중 적어도 하나에 의하면, 변압기 2차측 전압 파이크를 감소시켜, 시스템의 안정화가 증가될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 변압기 2차측 전압 파이크를 감소시키는 ＤＣ/ＤＣ컨버터를 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 변압기 2차측 전압 파이크를 감소시키는 ＤＣ/ＤＣ컨버터의 모드별 동작을 순차적으로 나타내는 도면이다.
도 3은 도 2의 모드별 동작에 대응되는 스위칭 패턴을 나타내는 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시 예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다. 또한, 본 명세서에 개시된 실시 예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시 예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시 예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 출원에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하, 도면들을 참조하여 본 발명의 실시 예에 대해 상세히 설명하기로 한다. 본 발명은 본 발명의 정신 및 필수적 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있음은 당업자에게 자명하다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 변압기 2차측 전압 파이크를 감소시키는 ＤＣ/ＤＣ컨버터를 나타내는 도면이고, 도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 변압기 2차측 전압 파이크를 감소시키는 ＤＣ/ＤＣ컨버터의 모드별 동작을 순차적으로 나타내는 도면이다.
그리고, 도 3은 도 2의 모드별 동작에 대응되는 스위칭 패턴을 나타내는 도면이다.
도 1 내지 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 DC/DC컨버터는 제1스위치(SW1), 인버터부(Q1 내지 Q4), 제2스위치(SW2), 변압기, 정류부(4개의 다이오드), L-C필터부(Lf, Cf) 및 전압 스파이크 감소부(Cs 및 2개의 다이오드)를 포함할 수 있다.
먼저, 제1스위치(SW1)는 직류 입력전압(Vin)을 불연속적인 직류로 만드는 역할을 할 수 있다. 여기서, 제1스위치(SW1)의 일단은 입력전압(Vin)의 플러스 단에 연결될 수 있고, 나머지 타단은 인버터부(Q1 내지 Q4)에 연결되어 입력전압(Vin)을 인버터부(Q1 내지 Q4)에 전달해주는 기능을 수행할 수 있다.
구체적으로, 도 3의 그래프(SW1)는 제1스위치(SW1)의 스위칭 파형을 보여주는 것으로, 도시한 바와 같이 주기적으로 온(ON) 및 오프(OFF)되어 입력전압(Vin)이 불연속적인 입력전압이 되도록 한다.
이는, 제1스위치(SW1)가 오프되어 인버터부(Q1 내지 Q4)의 양단 전압이 0 V가 될 때, 영전압 스위칭(ZVS, zero voltage switching)이 이루어지게 하기 위함이다.
그리고, 인버터부(Q1 내지 Q4)는 제1스위치(SW1)의 타단과 입력전압(Vin)의 마이너스 단에 연결될 수 있고, 입력전압(Vin)을 스위칭하여 변압기로 입력해 줄 교류전압을 출력할 수 있다.
또한, 인버터부(Q1 내지 Q4)는 4개의 IGBT(insulated gate bipolar transistor) 스위치가 풀-브리지 형태로 연결되어 구성될 수 있고, 한 쌍의 IGBT 스위치가 서로 번갈아 온 또는 오프되어, 입력전압(Vin)을 교류로 변환하여 변압기로 공급할 수 있다.
구체적으로, 인버터부(Q1 내지 Q4)는 제1IGBT 스위치(Q1), 제2IGBT 스위치(Q2), 제3IGBT 스위치(Q3) 및 제4IGBT 스위치(Q4)를 포함할 수 있고, 제1IGBT 스위치(Q1) 및 제2IGBT 스위치(Q2)는 서로 직렬로 연결되며, 제3IGBT 스위치(Q3) 및 제4IGBT 스위치(Q4)는 서로 직렬로 연결되는 동시에 제1IGBT 스위치(Q1) 및 제2IGBT 스위치(Q2)에 병렬로 연결될 수 있다.
즉, 제1IGBT 스위치(Q1) 및 제2IGBT 스위치(Q2)와, 제3IGBT 스위치(Q3) 및 제4IGBT 스위치(Q4)는 각각 서로 직렬로 연결되고, 제1스위치(SW1)를 사이에 두고 각각 입력전압(Vin)에 병렬로 연결되는 형태가 될 것이다.
또한, 제1IGBT 스위치(Q1) 및 제2IGBT 스위치(Q2)의 사이단과, 제3IGBT 스위치(Q3) 및 제4IGBT 스위치(Q4)의 사이단은 변압기의 입력측 양단에 각각 연결되어 풀-브리지의 형태를 이룰 수 있다.
또한, 제1IGBT 스위치(Q1)와 제4IGBT 스위치(Q4)는 서로 동시에 온 또는 오프되고, 제2IGBT 스위치(Q2)와 제3IGBT 스위치(Q3)는 서로 동시에 온 또는 오프될 수 있으며, 제1IGBT 스위치(Q1)와 제3GBT 스위치(Q3)는 서로 번갈아 온 또는 오프될 수 있다.
즉, 제1IGBT 스위치(Q1)와 제4IGBT 스위치(Q4)가 온되었을 때, 제2IGBT 스위치(Q2)와 제3IGBT 스위치(Q3)는 오프된다. 그리고, 제1IGBT 스위치(Q1)와 제4IGBT 스위치(Q4)가 오프되었을 때, 제2IGBT 스위치(Q2)와 제3IGBT 스위치(Q3)는 온되는 것이다.
또한, 도 3의 그래프(Q1,4)는 제1IGBT 스위치(Q1)와 제4IGBT 스위치(Q4)의 스위칭 파형을 보여주는 것이고, 그래프(Q2,3)는 제2IGBT 스위치(Q2)와 제3IGBT 스위치(Q3)의 스위칭 파형을 보여준다. 도 3에서 도시한 바와 같이 제1IGBT 스위치(Q1) 및 제4IGBT 스위치(Q4)와 제2IGBT 스위치(Q2) 및 제3IGBT 스위치(Q3)는 서로 번갈아 온 또는 오프됨을 확인할 수 있다.
또한, 인버터부(Q1 내지 Q4)의 IGBT 스위치들(Q1, Q2, Q3, Q4)은 도 3의 그래프(Q1,4) 및 그래프(Q2,3)에 도시된 바와 같이 제1스위치(SW1)가 오프되는 구간(mode 2)에서 온에서 오프되거나 또는 오프에서 온된다.
즉, 본 발명에 따르면 제1스위치(SW1)가 오프되어 인버터부(Q1 내지 Q4)의 양단 전압이 0 V가 될 경우, IGBT 스위치들(Q1, Q2, Q3, Q4)을 온 및 오프하여 영전압 스위칭(ZVS)을 실현함으로써 스위칭 손실을 줄일 수 있는 효과가 있다.
그리고, 제2스위치(SW2)는 제1스위치(SW1)가 오프되고, 인버터부(Q1 내지 Q4)의 제2IGBT 스위치(Q2) 및 제3IGBT 스위치(Q3)가 온될 때, 인버터부(Q1 내지 Q4)에 전류가 역으로 흐를 수 있도록 환류 패스를 만들어 주는 기능을 수행할 수 있다.
그리고, 변압기는 인버터부(Q1 내지 Q4)에서 출력되는 교류전압을 입력받아 일정한 크기의 전압으로 승압 또는 강압하는 역할을 수행할 수 있다. 그러나, 본 발명에 따른 DC/DC컨버터는 1500 Vdc또는 750 Vdc 등의 고압 입력전압을 380 Vdc의 전압으로 가정이나 사무실에 출력하는 저압직류배전에 적용되는 강압형 컨버터이므로, 본 발명에 포함되는 변압기는 고강압이 요구되는 고주파 변압기일 수 있다.
또한, 변압기는 절연형 변압기로 구현될 수 있고, 인버터부(Q1 내지 Q4)와 정류부(4개의 다이오드)를 절연하여 전력 사고 등으로부터 입력측(고압부) 및 출력측(저압부)을 안전하게 보호할 수 있다.
그리고, 정류부(4개의 다이오드)는 변압기의 출력전압을 전파정류하고, L-C필터부(Lf, Cf)는 전파정류된 출력전압을 평활하여 직류전압이 출력되게 할 수 있다. 여기서, L-C필터부(Lf, Cf)는 평활 인덕터(Lf) 및 커패시터(Cf)로 구성될 수 있다.
또한, 정류부(4개의 다이오드)는 4개의 다이오드가 풀-브리지 형태로 연결될 수 있되며, 앞서 설명한 인버터부(Q1 내지 Q4)의 스위칭 동작과 동기되어 스위칭 동작을 수행할 수 있다.
한편, 변압기의 누설성분을 인해 변압기 2차측 정류부(4개의 다이오드)에 전압 스파이크가 발생할 수 있는데, 이는 시스템의 안정화에 방해가 되는 요인이다.
이를 해결하고자, 본 발명에 따른 DC/DC컨버터는 전압 스파이크 감소부(Cs 및 2개의 다이오드)를 포함할 수 있다. 여기서, 전압 스파이크 감소부(Cs 및 2개의 다이오드)는 정류부(4개의 다이오드) 및 L-C필터부(Lf, Cf)에 연결되어, 정류부(4개의 다이오드)의 전압 스파이크를 감소시킬 수 있다.
구체적으로, 전압 스파이크 감소부(Cs 및 2개의 다이오드)는 2개 이상의 다이오드와 함께, 콘덴서(Cs)를 포함할 수 있는데, 여기서, 콘덴서(Cs)는 정류부(4개의 다이오드)에서 발생된 전압 스파이크에 대응되는 전압을 충전할 수 있다. 도 2를 참조하면, 제1스위치(SW1)가 온된 상태에서, Cs 및 Cf 양단전압의 합보다 큰 전압이 변압기의 2차측에 발생되면, 콘덴서(Cs)는 충전 기능을 수행할 수 있다. 즉, 콘덴서(Cs)를 통해 전압 스파이크에 대응되는 전압이 충전되고, 이후에 전압이 감소되면 L-C필터부(Lf, Cf)에 포함되는 평활 인덕터(Lf)를 통하여 전력이 출력되는 것이다.
한편, 앞서 설명한 바와 같이, 영전압 스위칭(ZVS) 동작을 위해 제1스위치(SW1)가 오프되고, 제2스위치(SW2)가 온되면, 변압기에 전압이 인가되지 않는다. 이때, 부하에 공급되는 전원은 앞서 설명한 바와 같이 전압 스파이크 감소부 에 포함되는 콘덴서(Cs)에 충전된 전압에 의해 공급될 수 있다. 이후 제1스위치(SW1)가 온되고, 제2스위치(SW2)가 오프되면, 처음과 같은 사이클이 반복될 수 있다.
이를 통하여, 본 발명에 따른 DC/DC컨버터는 효율에는 영향을 미치기 않고 변압기 2차측 전압 스파이크를 감소시킬 수 있고, 그로 인해 전체 시스템의 안정화를 증가시길 수 있게 된다.
도 3을 통해서, 각 단계를 모드 1 내지 모드 3으로 구분하여 보다 구체적으로 설명한다.
먼저, 모드 1은 정방향 스위칭이 수행됨에 따라, 변압기에 전압이 인가되는 구간으로, 이때 1차측에 구형파의 전압이 발생하면 2차측에 스파이크성 전압이 발생하게 되는데, 이러한 스파이크 전압은 전압 스파이크 감소부에 포함되는 콘덴서(Cs)를 통하여 충전되고, 이후 충전이 끝나게 되면 평활 인덕터(Lf)를 통하여 전력이 출력될 수 있다.
그리고, 모드 2는 영전압 스위칭(ZVS) 동작을 위해 제1스위치(SW1)가 오프되고, 제2스위치(SW2)가 온되어, 변압기 1차측의 역기전력을 도통시켜주는 구간으로, 이때 풀-브릿지에 인가되는 전압은 0 V이기 때문에 스위칭시 손실이 발생하지 않는다.
그리고, 모드 3은 제1스위치(SW1)가 다시 온 됨에 따라, 변압기에 역방향 전원이 인가되는 구간으로, 모드 1과 마찬가지로 전압 스파이크 감소부가 동작하며 전원을 공급하게 된다.
결국, 본 발명에 따른 변압기 2차측 전압 파이크를 감소시키는 ＤＣ/ＤＣ컨버터는 효율에는 영향을 미치지 않고, 전압 스파이크를 감소시킬 수 있고, 그에 따라 시스템의 안정화가 증가될 수 있도록 한다.
따라서, 이상의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.

Claims (6)

  1. 일단이 직류 입력전압의 일단에 연결되며, 상기 입력전압을 불연속으로 만드는 제1스위치;
    상기 제1스위치의 타단과 상기 입력전압의 타단에 연결되어 상기 입력전압을 스위칭하여 교류전압을 출력하는 인버터부;
    상기 교류전압을 변압하는 변압기;
    상기 인버터부와 동기되어 스위칭되고, 상기 변압기의 출력전압을 정류하여 직류 출력전압을 출력하는 정류부;
    상기 정류부의 출력단에 연결되고, 상기 직류 출력전압을 평활하는 L-C필터부; 및
    상기 정류부 및 상기 L-C필터부에 연결되어, 상기 정류부의 전압 스파이크를 감소시키는 전압 스파이크 감소부를 포함하는 것을 특징으로 하는 변압기 2차측 전압 파이크를 감소시키는 ＤＣ/ＤＣ컨버터.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 전압 스파이크 감소부는,
    적어도 2개 이상의 다이오드; 및
    상기 전압 스파이크에 대응되는 전압을 충전하는 콘덴서(condenser)를 포함하는 것을 특징으로 하는 변압기 2차측 전압 파이크를 감소시키는 ＤＣ/ＤＣ컨버터.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 인버터부는,
    상기 제1스위치가 오프(off)되어 상기 인버터부의 양단 전압이 0V일 때, 상기 입력전압을 스위칭하여 영전압 스위칭(ZVS, zero voltage switching) 동작을 수행하고,
    상기 콘덴서는,
    상기 인버터부의 양단 전압이 0V일 때, 충전된 전압을 방전하는 것을 특징으로 하는 변압기 2차측 전압 파이크를 감소시키는 ＤＣ/ＤＣ컨버터.
  4. 제1항에 있어서,
    일단은 상기 제1스위치의 타단과 연결되고 타단은 상기 입력전압의 타단에 연결되며, 상기 제1스위치가 오프되었을 때, 상기 인버터부와 폐루프를 이루어 전류가 환류되게 하는 제2스위치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 변압기 2차측 전압 파이크를 감소시키는 ＤＣ/ＤＣ컨버터.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 인버터부 및 상기 정류부 각각은,
    4개의 스위칭 소자가 브리지 형태로 연결된 것을 특징으로 하는 변압기 2차측 전압 파이크를 감소시키는 ＤＣ/ＤＣ컨버터.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 인버터부는,
    4개의 IGBT(insulated gate bipolar transistor) 스위치가 브리지 형태로 연결되고,
    상기 정류부는,
    4개의 다이오드가 브리지 형태로 연결되고,
    상기 IGBT 스위치들 중 제1 및 제4IGBT 스위치와 상기 다이오드들 중 제1 및 제4다이오드는 서로 동기되어 동작하고, 상기 IGBT 스위치들 중 제2 및 제3IGBT 스위치와 상기 다이오드들 중 제2 및 제3다이오드는 서로 동기되어 동작하고,
    상기 제1 및 제4IGBT 스위치 및 상기 제2 및 제3IGBT 스위치는,
    서로 번갈아 온(on) 또는 오프되는 것을 특징으로 하는 변압기 2차측 전압 파이크를 감소시키는 ＤＣ/ＤＣ컨버터.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101961350B1 (ko) * 2018-02-22 2019-07-17 주식회사 팩테크 철도차량용 승압형 컨버터

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20110136167A (ko) * 2010-06-14 2011-12-21 삼성에스디아이 주식회사 에너지 저장 시스템의 인버터
KR20150042375A (ko) * 2013-10-10 2015-04-21 현대자동차주식회사 스위칭 전원 장치 및 이를 포함하는 배터리 충전 장치
KR101558770B1 (ko) * 2014-05-13 2015-10-07 현대자동차주식회사 차량용 충전 장치

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20110136167A (ko) * 2010-06-14 2011-12-21 삼성에스디아이 주식회사 에너지 저장 시스템의 인버터
KR20150042375A (ko) * 2013-10-10 2015-04-21 현대자동차주식회사 스위칭 전원 장치 및 이를 포함하는 배터리 충전 장치
KR101558770B1 (ko) * 2014-05-13 2015-10-07 현대자동차주식회사 차량용 충전 장치

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101961350B1 (ko) * 2018-02-22 2019-07-17 주식회사 팩테크 철도차량용 승압형 컨버터

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