This thesis proposes a parameter optimal design method of soft switching cell and a control strategy for improving efficiency of FDC fuel cell vehicles. The optimal design of resonance parameters is progressed through the efficiency comparison of ZVT-PRC according to various conditions, such as resonance frequency (fr) and characterization impedance (Z). In addition, this thesis propose a FDC control strategy to reduce power loss and excess boost ratio problem considering the voltage/current characteristics of FC-stack according to output load variable. Through the experiment of 5kW FDC test bed, the design method feasibility of control strategy of the proposed FDC are verified in detail.
본 논문은 수소 연료전지 DC/DC 컨버터 (Fuel Cell DC-DC Converter)의 운전 시 효율 개선을 위한 소프트 스위칭 셀의 공진 파라미터 최적 설계 방안 및 제어 전략을 제안한다. Interleaved 구조의 수식 분석 및 상 수 선정을 통해 Interleaved Boost Converter를 설계하며, ZVT-PRC의 공진 주파수 (fr) 및 특성 임피던스 (Z) 등 다양한 조건의 비교·분석을 통한 소프트 스위칭 셀의 공진 파라미터 최적 설계를 진행한다. 또한 FC-stack의 전압/전류 특성을 고려한 ZVT-PRC의 모드 분석 및 시뮬레이션을 통해 전력 손실 및 초과 승압비 문제를 저감하기 위한 제어 전략을 제안한다. 검증을 위해 5kW급 FDC의 Test-bed 구축 및 실험을 진행하였으며, 제안하는 제어 방안 적용 시 최대 0.4%의 효율 개선을 확인하였다. 또한 경부하 영역 동작 시 스위치의 제어를 통한 정상 출력 동작을 확인함을 통해 본 논문에서 제안하는 공진 파라미터 최적 설계 및 제어 전략에 대한 타당성을 검증하였다.