절연된 부스트 변환기와 포워드 변환기를 이용한 리튬전지 충방전용 직류-직류 변환기의 설계

Abstract

리튬전지는 다양한 전자기기의 구동전원으로 널리 사용되고 있으며, 충전과 방전 동작을 수차례 반복하는 화성공정은 이러한 리튬전지의 생산에 필수적이다. 본 논문에서는 충전동작과 방전동작을 하나의 장치로 수행할 수 있는 리튬전지 충방전용 직류-직류 변환기를 제안하고 설계한다. 제안한 변환기는 리튬전지의 충방전 특성을 고려하여 설계하였으며, 충전모드에서는 포워드 변환기로 동작하고 방전모드에서는 절연된 부스트 변환기로 동작한다. 해석을 바탕으로 설계조건에 부합하는 변압기의 권선 수, 인덕터, 커패시터 및 스위칭 소자를 설계하였다. 끝으로 설계한 변수를 적용한 시뮬레이션과 실험을 통하여 본 논문에서 제안한 변환기 설계의 타당성을 입증하였다. Lithium battery is widely used as the power source of various electronic devices. The formation process which is the repeated charging and discharging process is essential in the production of lithium battery. In this paper, it is proposed and designed the DC-DC converter that can charge and also discharge the lithium battery in one converter. The proposed converter is designed by considering the charge/discharge characteristics of the lithium battery. The converter is operated as a forward converter in charging process and a electrically isolated boost converter in discharging process. Based on the analyses, the number of transformer turns, inductor, capacitor, and switching devices are designed. Finally, the validity of the design for the proposed converter is verified by both simulations and experiments.