SiC MOSFET를 이용한 전기버스용 LDC의 효율 향상에 관한 연구

Abstract

본 논문은 DC 450V∼700V 범위의 높은 배터리 전압을, 전장품 및 저전압 배터리 공급용 저전압인 28V로 변환하는 전기버스용 LDC(low voltage DC-DC converter)의 효율 향상에 관한 연구이다. LDC의 토폴로지로써 위상천이 영전압 스위칭(ZVS) 풀-브릿지 컨버터를 적용하였으며, 이 컨버터의 1차측에는 풀-브릿지 구성을, 2차측에는 배전류 정류 회로로 구성함으로써 출력전류의 리플을 감소시켜 컨버터의 신뢰성을 향상을 도모하였다. 특히 효율개선의 관점에서 이 컨버터에 이용되는 4개의 스위치에 최근 상용화된 wide band gap 반도체인 SiC(Silicon Carbide) MOSFET을 적용함으로써, 기존의 Si(Silicon) MOSFET를 이용하였을 때보다 우수한 결과를 얻을 수 있다는 기대를 할 수 있도록 하였다. 본 논문에서는 DC 450V∼700V의 높은 입력전압 범위에서 정격 출력전력 3kW(28V/107A)으로 변환하는 전기버스용 LDC를 설계 및 제작하였으며, 실험을 통해 SiC MOSFET를 적용한 LDC와 기존의 Si MOSFET를 적용한 LDC의 효율특성을 비교하였다. 실험 결과로부터, 제작한 LDC가 부하의 전 범위에서 정상적으로 동작한다는 점을 확인하였다. 그리고 SiC MOSFET LDC의 최대효율은 91.09%의 결과를 보였고, 기존의 Si MOSFET LDC와 비교한 결과 최대 2.56%의 효율개선이 이루어짐으로써 SiC MOSFET적용의 타당성을 입증하였다.