EV 배터리 충전 어플리케이션을 위한 단상 및 인터리브드 2상 LLC 공진형 컨버터 토폴로지의 분석 및 비교
Analysis and Comparison of Single-Phase and Interleaved Two-Phase LLC Resonant Converter Topologies for EV Battery Charging Application
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초록
본 논문에서는 전기자동차 충전기를 위한 네 가지 LLC 공진형 컨버터 토폴로지 (HBLLC, FBLLC, HBILLC, FBILLC)의 비교 분석을 제시한다. 각 토폴지의 동작 원리와 이득 특성은 1차고조파 근사를 기반으로 분석되었으며, 공진 인덕턴스, 자화 인덕턴스, 스위칭주파수 등 주요 설계 매개변수가 도출된다. 모든 컨버터는 380V 입력과 200V–450V 출력에서 정격 6.6kW로 설계되었으며, PLECS 시뮬레이션을 통해 전력 손실, 효율, 전력 밀도 측면에서 성능을 비교하였다. 본연구는 다양한 LLC 컨버터 구조의 성능 비교를 통해 EV 충전 시스템에 요구되는 넓은 출력 전압 범위에서도 높은 효율과 전력 밀도를 달성할 수 있는 최적의 토폴로지를 도출한다.
Abstract
This paper presents a comparative analysis of four LLC resonant converter topologies (HBLLC, FBLLC, HBILLC, and FBILLC) for EV charger applications. The operating principles and voltage gain characteristics of each topology are analyzed based on the fundamental harmonic approximation, and key design parameters such as resonant inductance, magnetizing inductance, and switching frequency are derived. All converters are designed for a rated power of 6.6 kW with an input voltage of 380V and an output voltage range of 200V–450V. Their performance is compared in terms of power loss, efficiency, and power density using PLECS simulation results. This study compares the performance of various LLC converter structures to derive an optimal topology that achieves high efficiency and power density over a wide output voltage range required for EV charging systems.