This paper proposes a single power-conversion ac-dc converter with a dc-link capacitor-less and high power factor. The proposed converter is derived by integrating a full-bridge diode rectifier and a series-resonant active-clamp dc-dc converter. To obtain a high power factor without a power factor correction circuit, this paper proposes a suitable control algorithm for the proposed converter. The proposed converter provides single power-conversion by using the proposed control algorithm for both power factor correction and output control. Also, the active-clamp circuit clamps the surge voltage of switches and recycles the energy stored in the leakage inductance of the transformer. Moreover, it provides zero-voltage turn-on switching of the switches. Also, a series-resonant circuit of the output-voltage doubler removes the reverse-recovery problem of the output diodes. The proposed converter provides maximum power factor of 0.995 and maximum efficiency of 95.1% at the full-load. The operation principle of the converter is analyzed and verified. Experimental results for a 400W ac-dc converter at a constant switching frequency of 50kHz are obtained to show the performance of the proposed converter.
This study investigates the inherent influence of a DC-link voltage controller on both DC-link voltage control and the compensation performance of a three-phase, four-wire shunt active power filter (APF). A nonlinear variable-parameter DC-link voltage controller is proposed to satisfy both the dynamic characteristic of DC-link voltage control and steady-state compensation performance. Unlike in the conventional fixed-parameter controller, the parameters in the proposed controller vary according to the difference between the actual and the reference DC-link voltages. The design procedures for the nonlinear voltage controller with variable parameters are determined and analyzed so that the proposed voltage controller can be designed accordingly. Representative simulation and experimental results for the three-phase, four-wire, center-spilt shunt APF verify the analysis findings, as well as the feasibility and effectiveness of the proposed DC-link voltage controller.
A novel hybrid active power filter (NHAPF) that can be adopted in high-voltage systems is proposed in this paper. The topological structure and filtering principle of the compensating system is provided and analyzed, respectively. Different controlling strategies are also presented to select the suitable strategy for the compensation system. Based on the selected strategy, the harmonic suppression function is used to analyze the influence of system parameters on the compensating system with MATLAB. Moreover, parameters in the injection branch are designed and analyzed. The performance of the proposed NHAPF in harmonic suppression and reactive power compensation is simulated with PSim. Thereafter, the overall control method is proposed. Simulation analysis and real experiments show that the proposed NHAPF exhibits good harmonic suppression and reactive power compensation. The proposed compensated system is based on the three-phase four-switch inverter, which is inexpensive, and the control method is verified for validity and effectiveness.
The control design of inductive power transfer (IPT) systems has attracted a lot of attention in the field of wireless power transmission. Due to the high-order resonant networks and multiple loads in IPT systems, a simplified model of an IPT system is preferred for analysis and control design, and a controller with strong robustness is required. Hence, an active disturbance rejection control (ADRC) for IPT systems is proposed in this paper. To realize the employment of ADRC, firstly a small-signal model of an LC series-compensative IPT system is derived based on generalized state-space averaging (GSSA), then the ADRC is implemented in the designed IPT system. The ADRC not only provides superior robustness to unknown internal and external disturbances, but also requires few knowledge of the IPT system. Due to the convenient realization of ADRC, the designed IPT system retains its simple structure without any additional circuits. Finally, a frequency domain analysis and experimental results have validated the effectiveness of the employed ADRC, especially its robustness in the presence of frequency drifts and other common disturbances.
Fahmy, A.M.;Abdelslam, Ahmed K.;Lotfy, Ahmed A.;Hamad, Mostafa;Kotb, Abdelsamee
Journal of Power Electronics
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제18권2호
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pp.573-587
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2018
Recently evolved power electronics' based domestic/residential appliances have begun to behave as single phase non-linear loads. Performing as voltage/current harmonic sources, those loads when connected to a three phase distribution network contaminate the line current with harmonics in addition to creating a neutral wire current increase. In this paper, an enhanced performance three phase four leg shunt active power filter (SAPF) controller is presented as a solution for this problem. The presented control strategy incorporates a hybrid predictive fuzzy-logic based technique. The predictive part is responsible for the SAPF compensating current generation while the DC-link voltage control is performed by a fuzzy logic technique. Simulations at various loading conditions are carried out to validate the effectiveness of the proposed technique. In addition, an experimental test rig is implemented for practical validation of the of the enhanced performance of the proposed technique.
본 논문에서는 간단한 제어회로와 반브릿지 PWM 인버터로 구성된 저가의 단상능동전력필터에 대해 기술하고 있다. 이 능동전력필터의 성능을 확인하기 위하여 EMTP 프로그램에 의한 시뮬레이션을 실시하고 프로토타입을 제작하여 실험을 실시하였는데, 그 결과 제안하는 능동전력필터는 단상비선형부하가 발생하는 고조파를 제거하는데 우수한 성능을 갖고 있음을 확인할 수 있었다. 제안된 시스템은 반브릿지 인버터와 단일 전류센서를 사용한 간단한 제어회로로 구성되었기 때문에, 하드웨어 비용이 저렴하고 프러그인 타입으로 제작 가능한 장점을 갖는다.
This paper proposed an optimized design of a dual active bridge converter for a low-voltage charger. The dual active bridge converter among various bi-directional DC/DC converters is a high-efficiency isolated bi-directional converter. In the general design, when the battery voltage is high, the ZVS region is reduced. In contrast, when the battery voltage is low, the efficiency is low due to high conduction loss. In order to increase the ZVS region and the power conversion efficiency, depending on the battery voltage, variable switching frequency method is applied. At the same duty, the same power is obtained regardless of the battery voltage using the variable switching frequency method. The proposed method was applied to a 5kW prototype converter, and the experimental results were analyzed and verified.
This paper proposes a control algorithm for 3-phase 4-wire series active power filter. This control algorithm compensates harmonics and neutral line currents which are generated by balanced or unbalanced nonlinear loads. The advantage of this control algorithm is direct extraction of compensation voltage references. Therefore, calculation time is shorten and the performance of series active power filter is improved. Compensation principle of the proposed control algorithm is presented in detail. Experimental results are shown to verify the effectiveness of the proposed control algorithm.
In this paper, a three-phase active power filter using voltage- source PWM converter is designed to eliminate the harmonics and compensate the reactive power in the ac side. The predictive current control method is adopted, which provides constant switching frequency and low current ripple but has inherently one sampling error between the command and the actual current. Here we propose the algorithm which corrects this delay time. The converter voltage obtained from this current control can be accomplished by the space vector modulation method at a voltage-type converter. All control sequences of active filter is executed by a DSP which is designed to calculate floating points at very hight speed. Finally, the validity of this filter using the predictive current control method is demonstrated through experimental results.
A zero voltage soft switching inverter using active clamp is presented for induction heating application. This converter have long been attractive because of its simplicity, high efficiency, and low cost compared to other schemes. In addition to those merits, Input power factor can be improved with a variable frequency control. In this paper, it describe the control method and operational principle to improve a power factor with a single stage US converter using active clamp for induction heating application.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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