Kim, Do-Hyun;Lee, Yoon-Seok;Han, Byung-Moon;Kim, Ju-Yong;Chae, Woo-Kyu
Journal of Electrical Engineering and Technology
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제8권6호
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pp.1400-1408
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2013
This paper proposes a new grid-tied power converter for battery energy storage, which is composed of a 2-stage DC-DC converter and a PWM inverter. The 2-stage DC-DC converter is composed of an LLC resonant converter connected in cascade with a 2-quadrant hybrid-switching chopper. The LLC resonant converter operates in constant duty ratio, while the 2-quadrant hybrid-switching chopper operates in variable duty ratio for voltage regulation. The operation of proposed system was verified through computer simulations. Based on computer simulations, a hardware prototype was built and tested to confirm the technical feasibility of proposed system. The proposed system could have relatively higher efficiency and smaller size than the existing system.
In this paper, an analysis and hysteretic controller design of a $3^{rd}$ order buck converter is presented. The proposed hysteretic controller consists of an inner current-loop, just like the conventional cascade control scheme, and an outer voltage-loop for load voltage regulation. Although it is possible to include an inner current loop from different branches of the converter, from the feasibility and operational point of view, the load side capacitor current would be the better choice. The addition of an inner current-loop improves the dynamic performance of the converter while preserving the robustness of the hysteretic control. The controller formulation and closed-loop converter performance analysis are validated through computer simulations. Few experimental results of the proposed converter are given and compared with the buck converter.
본 논문은 철도차량의 추진용 유입식 변압기 및 AC/DC 컨버터를 대체하기 위한 지능형 변압기의 구조를 제안한다. 제안된 지능형 변압기는 반도체 스위칭 소자 및 고주파 변압기를 사용한 양방향 전력 변환 컨버터의 형태로써, 기존 변압기에 비해 경량화 되고, 역률 제어 등의 능동적인 제어 성능으로 인해 단상 계통 전원의 효율적인 활용을 가능하게 한다. 제안하는 지능형 변압기는 60Hz 교류 고전압을 직류 고전압으로 변환하기 위한 정류단으로 Neutral point clamped type 의 H-bridge 컨버터를 여러 개 직렬 연결해 구성했다. 직류로 변환된 입력단 전력은 고주파 변압기와 Neutral point clamped type H-bridge 컨버터 2개로 구성된 Dual-Active-Bridge 컨버터를 이용해 출력측에 필요한 저전압을 공급할 수 있도록 했다. 또한, 본 논문에서는 다수의 컨버터 모듈 내부 직류단 전압을 균형제어하며, 단상 교류 전원에서 직류 출력 전원간의 양방향 전력 제어를 가능하게 하는 제어 알고리즘을 제안한다. 제안한 지능형 변압기의 구조 및 제어 시스템은 75kVA 급 3.3kVrms 입력, 750VDC 출력의 지능형 변압기를 설계 및 회로 시뮬레이션 결과를 통해 검증했다.
This paper reported the experimental results of the 2 stage converter using a Buck converter and a soft switching dc-to-dc converter that employs two separate transformers. A 2 stage converter module is designed with the specifications of an 3.3V output voltage, 20A output current, 66W output power and 36-75V input voltage. A prototype converter module is successfully implemented within 85.2% efficiency and 3% voltage regulation for the entire input voltage range, thereby demonstrating its application potentials to future telecommunication electronics.
In the present study, a transient incompressible viscous turbulent flow is simulated for the automotive torque converter with moving mesh technique. For the analysis, entire torque converter flow passages are modeled. Computed torque ratio, capacity factor and efficiency show a good agreement with the experiment data. The flow instabilities characterized by back-flow and wake etc. appeared in some cascade passages are shown to be Propagating along tangential direction. These flow patterns are mainly influenced by the pump and turbine blade passing and can't be predicted through conventional steady simulation with a mixing plane approach. The understanding of the unsteady flow characteristics in a torque converter achieved in the present study may lead to the optimal design of a torque converter.
In the present study, a transient incompressible viscous turbulent flow is simulated for the automotive torque converter with moving mesh technique. For the analysis, entire torque converter flow passages are modeled. Computed torque ratio, capacity factor and efficiency show a good agreement with the experiment data. The flow instabilities characterized by back-flow and wake etc. appeared in some cascade passages are shown to be propagating along tangential direction. These flow patterns are mainly influenced by the pump and turbine blade passing and can't be predicted through conventional steady simulation with a mixing plane approach. The understanding of the unsteady flow characteristics in a torque converter achieved in the present study may lead to the optimal design of a torque converter.
This paper proposes a two-stage step-down buck and a tapped-inductor boost cascaded converter for high efficiency photovoltaic micro-inverter applications. The proposed inverter is a new structure to inject a rectified sinusoidal current into a low-frequency switching inverter for single-phase grid with unity power factor. To build a rectified-waveform of the output current. the converter employs both of a high efficiency step-up and a step-down converter in cascade. In step-down mode, tapped inductor(TI) boost converter stops and the buck converter operates alone. In boost mode, the TI converter operates with the halt of buck operation. The converter provides a rectified current to low frequency inverter, then the inverter converts the current into a unity power-factor sinusoidal waveform. By applying a TI, the converter can decrease the turn-on ratios of the main switch in TI boost converter even with an extreme step-up operation. The performance validation of the proposed design is confirmed by an experimental results of a 120W hardware prototype.
KIEE International Transactions on Electrophysics and Applications
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제4C권6호
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pp.295-299
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2004
A new design technique of fabricating 40 GHz up-converter modules for digital microwave radios has been developed. The design of the up-converter module is based on unit circuit blocks, which are to be characterized using a special test fixture. The complete module design may be as simple as a cascade layout of these unit circuit blocks. Also, the 40 GHz up-converter module employs a new microstrip-to-waveguide transition and a tapped edge-coupled filter, which are less sensitive to fabrication tolerances.
본 논문에서는 Cascade buck-boost 컨버터 토폴로지에서 인덕터 전류 리플 손실을 감소시켜 효율 향상시키는 최적 스위칭 방법을 제시한다. 효율을 높이기 위한 최적 스위칭 방법은 다양한 방식으로 듀티크기와 위상을 변화시켜 인덕터 전류 리플로 인해 발생하는 손실을 비교하여 최소화하는 방식을 채택한다. 또한, 제시된 방법은 100W급 Test bed를 통해 타당성을 검증한다.
본 논문에서는 동기정류 및 부트스트랩 회로를 이용한 Cascade Buck-Boost 컨버터의 전압 제어 및 동작 모드 변경 기법을 제안한다. 제안한 방법은 기존의 제어 방법에 비해 모든 전압 영역에서 안정적으로 승 강압 모드 변경이 가능하며 높은 효율을 갖는다. 이의 검증을 위해 우선 다양한 제어 기법을 소개하고, 각각을 전압 제어 특성 및 효율 측면에서 실험적으로 비교한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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