Comparative Design Analysis of Individual- and Coupled-Inductor-Based Boost Converters for a 500 kW Hydrogen Fuel Cell Locomotive DC-DC Converter

본 논문은 입력 전압 600–800V, 출력 전압 1,500 V의 사양을 갖는 500kW급 수소기관차용 DC-DC 컨버터를 대상으로, 개별 인덕터 기반 부스트 컨버터와 커플드 인덕터 기반 부스트 컨버터의 설계 특성을 비교하였다. 개별 인덕터 기반 구조는 모듈 수에 따라 부피 지표(AP)와 손실 간의 상충 관계를 고려하여 최적의 모듈 구성을 도출하였다. 반면, 커플드 인덕터 기반 구조의 경우, 개별 인덕터 기반 구조와 동일한 모듈 구성을 적용하였을 때, 동일한 전류 리플 조건에서 커플링 계수가 증가함에 따라 누설 인덕터에 인가되는 전압이 감소하여, 요구되는 누설 인덕턴스를 개별 인덕터 기반 구조보다 작게 설계할 수 있다. 이로 인해 코어 단면적이 줄어들고, 결과적으로 자성체 부피를 크게 절감할 수 있음을 확인하였다. 이러한 결과는 커플드 인덕터 기반 부스트 컨버터가 동일한 전기적 성능을 유지하면서도 시스템의 소형화와 고전력밀도 향상에 효과적임을 보여준다.