This paper presents a novel single-stage high frequency resonant inverter link type DC-DC converter using zero voltage switching with high input power factor. The proposed high frequency resonant converter integrates half-bridge boost rectifier as power factor corrector (PFC) and half-bridge resonant converter into a single stage. The input stage of the half-bridge boost rectifier is working in discontinuous conduction mode(DCM) with constant duty cycle and variable switching frequency. So that boost converter make the line current follow naturally the sinusoidal line voltage waveform. Experimental results have demonstrated the feasibility of the proposed DC-DC converter. This proposed converter will be able to be practically used as a power supply in various fields as induction heating applications, DC-DC converter etc.
본 논문애서는 2단 스위치 구조를 가져는 역률 보상 회로를 적용하여 도통 손실을 저감할 수 있는 새로운 결합형 1단방식 AC/DC half-bridge 컨버터에 대한 토폴라지를 제안하고, 이에 관한 전류 불연속 모드 제어와 소프트 스위칭 특성에 대하여 연구하였다. 도통손실의 저감은 기존의 역률 보상 회로 대신 새로운 형태의 이단 스위치 구조를 가지는 역률 보상 회로를 적용함으로써 이루어친다. 제안된 토폴라지의 타당성 검증을 위해서 입력전압 100[V], 출력전압 50[V]의 500[W]급 컨버터에 대한 시뮬레이션 결과를 제시하고 분석하였다.
전력전자학회 1998년도 Proceedings ICPE 98 1998 International Conference on Power Electronics
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pp.709-712
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1998
A new ZVS-CV PWM converter with power factor correction (PFC) function is presented in this paper. The new topology is a integration of a boost converter and a ZVS-CV topology in a single power conversion stage. The new converter can be regulated in pulse-width modulation (PWM) by universal integrated control circuits. Some design considerations are given in detail. A laboratory prototype has been implemented to show the feasibility of the approach and the analysis.
Critical conduction mode boost power factor correction converters operating at the boundary of continuous conduction mode and discontinuous conduction mode have been widely used for power applications lower than 300W. This paper proposes an enhanced variable on-time control method for the critical conduction mode boost PFC converter to improve the total harmonic distortion characteristic. The inductor current, which varies according to the input voltage, is analyzed in detail and the optimal on-time is obtained to minimize the total harmonic distortion with a digital controller using a TMS320F28335. The switch on-time varies according to the input voltage based on the computed optimal on-time. The performance of the proposed control method is verified by a 100W PFC converter. It is shown that the optimized on-time reduces the total harmonic distortion about 52% (from 10.48% to 5.5%) at 220V when compared to the variable on-time control method.
This paper introduces a new soft switched AC-DC boost converter with power factor correction (PFC). In the introduced converter, all devices are turned on and off under soft switching (SS). The main switch is turned on under zero voltage transition (ZVT) and turned off under zero current transition (ZCT). The main diode is turned on under zero voltage switching (ZVS) and turned off under zero current switching (ZCS). Meanwhile, there is not any current or voltage stress on the main devices. Besides, the auxiliary switch is turned on under ZCS and turned off under ZVS. The detailed theoretical analysis of the converter is presented, and also theoretical analysis is verified by a prototype with 100 kHz and 500 W. Also, the proposed converter has 99.8% power factor and 97.5% total efficiency at soft switching operation.
This paper presents a novel single-stage Power Factor Corrected(PFC) AC/DC forward converter with semi-automatic current shaping in order to achieve the unity power factor and an isolated output. Since the proposed circuit is combined a boost converter used for PFCs with a forward converter used for DC to DC conversion, the over-all size of system could be reduced. And thanks to the zero voltage switching(ZVS) in both switches, the voltage stress can be reduced considerably. A simple auxiliary circuit adopted into the secondary of transformer is composed of lossless components for reducing surge voltage. A prototype which has tow IGBT(Insulated Gate Bypolar Transistor) modules as switching device is manufactured to evaluate the proposed topology. The characteristics of the proposed circuit are tested, and the validity is verified by experimental results.
Conventional Switched Mode Power Supplies(SMPS) with diode-capacitor rectifier have distorted input current waveform with high harmonic order contents. Typically, these SMPS have a power factor lower than 0,7. To improve with this problem the power factor correction(PFC) circuit of power supplies has to be introduced. Specially, to the reduce size and manufacture cost of power conversion device, the single-stage PFC converter is increased to demand as necessary of study. In this paper, comparative analysis of Valley-fill, boost and feedforward type single stage power factor correction circuit based on the flyback converter is given. Also, the validity of designed three type of single stage PFC circuit are confirmed by simulation and experimental results.
최근, 전력 품질에 관한 중요성과 고조파에 관한 규정이 강화되면서 다양한 PFC 컨버터에 관한 연구가 많이 이루어지고 있다. PFC PWM 컨버터는 스위칭 소자를 사용하여 전원전압과 동일한 위상의 전류를 인가함으로써 고효율, 고역률을 얻을 수 있다. 그러나 스위칭의 증가로 스위칭 손실이 커지는 단점을 가지며, 스위칭 노이즈는 컨버터의 안정 운전에 장애가 된다. 본 논문은 3상 PFC SVPWM 승압형 컨버터의 스위칭 노이즈에 관한 실험적 검토를 수행한 연구이다. 본 논문에서 3상 PFC SVPWM 승압형 컨버터를 구성하여 시뮬레이션 및 실험을 수행한 결과, 단위역률이 잘 수행되었으며, 스위칭 노이즈 분석을 위하여 스너버 회로의 구성소자에 따른 노이즈 실험 결과를 제시하였다.
본 논문에서는 CCM에서 동작하는 PFC 인덕터의 AC 권선 손실에 대하여 분석하고, PFC 승압 컨버터의 효율을 개선하기 위해 인덕터의 AC 권선손실을 저감하는 방법을 제안한다. 제안한 방법은 기존의 단일선 대신 Litz선을 사용하고, 권선의 DC 저항 및 인덕터의 창면적을 고려하여 권선을 설계한다. 제안한 방법을 적용한 인덕터와 기존의 인덕터를 PFC 승압 컨버터에 적용하여 실험적으로 손실을 비교함으로써 PFC 승압 컨버터의 효율이 개선되었음을 보인다.
본 논문에서는 DSP(TMS320F2812)를 사용하여 단상 역률개선을 디지털로 설계하였다. 이러한 승압형 역률개선 컨버터를 디지털로 구현하기 위하여 DSP는 컨버터의 입력전압과 인덕터전류, 컨버터의 출력전압이 필요하며 이를 DSP 내부에 있는 12비트 A/D변환기로 구현하였다. 승압을 위한 스위칭소자인 FET가 ON/OFF 될 때 심한 고주파 노이즈와 스위칭 리플이 발생한다. DSP에 의해 구현시 어느 시점에서 A/D 변환을 시작할지 결정하는 것은 대단히 중요하며 스위칭 노이즈가 발생하지 않는 곳에서 A/D 변환을 할 필요가 있다. PWM의 시비율(duty ratio)은 약 5 %에서 95 %까지 가변적이기 때문에 A/D 변환의 고정된 시작점을 찾을 수는 없다. 따라서 본 논문에서는 25 us 마다 PWM의 ON/OFF 폭을 미리 예측한 후 타이머를 이용하여 A/D 변환을 하도록 하였다. 실험 결과들로부터 광범위한 입력전압에 대하여 약 0.99의 역률과 80 Vdc 출력 전압에 대한 리플이 약 5 Vpp임을 확인하였다. 또한 윈도우즈 Xp 환경 하에서 수행되는 응용프로그램을 작성하여 원격에서 단상 PFC 컨버터의 각종 파라미터들과 전압 및 전류 제어기의 이득들을 모니터링하며 원격제어가 가능함을 보여 상용화의 가능성과 유용성을 제시하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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