Psim pro8.0으로 구현된 소프트 스위칭 부스트 컨버터는 Matlab으로 모 델링된 1.5[kW]태양전지 어레이를 모델링하여 Psim의 SimCouplerModule 의 Link node를 통해 전원을 공급받았다.표 2는 컨버터의 설계파라미터를 나타낸다.그림 33은 제안된 소프트 스위칭 부스트 컨버터의 회로도를 나타 낸다.
InputVoltage() 170[] OutputVoltage() 400[]
Power() 1.5[] Inductor() 560[] Capacitor() 20[] ResonantInductor() 40[] Resonantcapacitor() 20[] SwitchingFrequency() 30[] Table.2Soft-SwitchingBoostConverterParameters
그림 34는 스위치와 환류다이오드,출력다이오드의 전압파형이다.각각의 스위칭 소자들은 병렬로 연결된 공진 커패시터에 의해 출력전압 400[V]로 클 램핑되어 전압 스트레스가 작다.
Fig.34OutputWaveformsofSwitchingElements
그림 35는 소프트 스위칭 부스트 컨버터의 두 스위치의 드라이브 신호와 주 인덕터의 전류 파형이다.게이트 구동 신호에 따라 스위치가 온 오프 제 어가 되고,스위치가 온 상태일 때 주 인덕터에 흐르는 전류는 상승하고 인 덕터에 에너지를 축적한다.스위치가 오프 상태일 때에는 주 인덕터에 흐르 는 전류는 감소하며 축적되었던 에너지를 부하단으로 방출한다.
Fig.35GateDriveSignaland MainInductorCurrentWaveforms
그림 36은 공진 인덕터에 흐르는 전류파형과 공진 커패시터에 걸리는 전압 파형이다.공진 커패시터가 출력전압 400[V]에서 0[V]로 방전 되면서 공진 인덕터와 서로 공진을 하며 공진 커패시터의 에너지가 공진 인덕터로 이동된 다.
환류모드인 Mode4구간에서는 공진 인덕터에 흐르는 전류는 최대값으로 일정하게 유지되고 공진 커패시터의 전압은 0[V]로 유지된다.두 스위치가 턴 오프 되면 공진 인덕터 전류가 주 인덕터 전류와 함께 공진 커패시터를 충전시킨다.이 두 번째 공진을 통해서 공진 인덕터에 저장되었던 에너지가 공진 커패시터로 이동되며 이 공진의 영향으로 두 스위치는 영 전압 조건에 서 턴 오프를 할 수 있다.
Fig.36ResonantInductorand ResonantCapacitorVoltageWaveforms
그림 37은 일반적인 부스트 컨버터의 스위칭 손실파형을 나타낸 것이고, 그림 38은 제안된 부스트 컨버터의 스위칭 손실을 나타낸 것이다.이상적인 스위치의 경우 스위칭 손실은 × 이 된다.하지만 실제 스위치 의 경우 T(on)과 T(off)시 발생하는 전압과 전류의 지연시간이 발생하는 구 간에서 전력 ≠0이 되어 손실이 발생한다.시뮬레이션 결과 일반적인 부스 트 컨버터의 스위칭 손실은 0.0067[W]이었다.제안된 소프트 스위칭 컨버터 는 턴 온과 턴 오프시 영전류,영전압 스위칭을 하게 되어 스위칭 손실이 0.0026[W]로 일반적인 부스트 컨버터에 비해 스위칭 손실이 61%가량 저감되 었음을 알 수 있었다.
Fig.37TheBasicBoost ConverterSwitchinglossWaveforms
Fig.38ProposedBoost
그림 39는 일반적인 부스트 컨버터의 출력 파형으로 398.72[V],3.46[A], 1382.31[W]었다.그림 40은 제안된 컨버터의 출력파형으로 396.87[V],3.61[A], 1431.84[W]의 출력으로 일반 부스트 컨버터에 비해 시스템 효율이 3.3%가량 개선되었음을 확인하였다.
Fig.39TheBasicBoost Converteroutputwaveforms
Fig.40ProposedBoost Converteroutputwaveforms