The modular multilevel cascade converter (MMCC) is a new family of multilevel power converters with modular realization and a cascaded pattern for submodules. The MMCC family can be classified by basic configurations and submodule types. One member of this family, the Hexverter, is configured as Double-Delta Full-Bridge (DDFB). It is a novel multilevel AC/AC converter with direct power conversion and comparatively fewer required components. It is appropriate for connecting two three-phase systems with different frequencies and driving an AC motor directly from a utility grid. This paper presents the dq model of a Hexverter with both of its AC systems by state-space representation, which then simplifies the continuous time-varying model into a periodic discrete time-invariant one. Then a generalized multivariable optimal control strategy for regulating the Hexverter's independent currents is developed. The resulting control structure can be adapted to other MMCCs and is flexible enough to include other control criterion while guaranteeing the original controller performance. The modeling method and control design are verified by simulation results.
With the increasing demand for renewable energy, distributed power included in fuel cells have been studied and developed as a future energy source. For this system, a power conversion circuit is necessary to interface the generated power to the utility. In many cases, a high step-up dc/dc converter is needed to boost low input voltage to high voltage output. Conventional methods using cascade dc/dc converters cause extra complexity and higher cost. The conventional topologies to get high output voltage use flyback dc/dc converters. They have the leakage components that cause stress and loss of energy that results in low efficiency. This paper presents a high boost converter with a voltage multiplier and a coupled inductor. The secondary voltage of the coupled inductor is rectified using a voltage multiplier and series-connected with the boost voltage of primary voltage of the coupled inductor. Therefore, high boost voltage is obtained with low duty cycle. Theoretical analysis and experimental results verify the proposed solutions using a 300W prototype.
본 논문에서는 댐핑저항을 사용하지 않고 LCL필터를 사용한 AC/DC PWM 컨버터를 제어하기 위해 다중 루프구조를 갖는 궤환선형화 제어기법을 제안한다. 궤환선형화 기법은 시스템의 비선형성을 제거하여 선형적으로 제어기를 설계할 수 있는 방법으로 우수한 동특성을 얻을 수 있다. 궤환선형화와 더불어 다중루프를 적용하여 컨버터입력전류를 제한함으로써 컨버터의 과전류를 방지할 수 있다. 사용되는 센서의 개수를 줄이기 위해 전원전압과 전원전류가 추정된다. 제시된 제어 알고리즘은 시뮬레이션 및 실험을 통해 그 타당성이 검증된다.
This paper presents a new group for multilevel converter that operates as symmetric and asymmetric state. The proposed multilevel converter generates DC voltage levels similar to other topologies with less number of semiconductor switches. It results in the reduction of the number of switches, losses, installation area, and converter cost. To verify the voltage injection capabilities of the proposed inverter, the proposed topology is used in dynamic voltage restorer (DVR) to restore load voltage. The operation and performance of the proposed multilevel converters are verified by simulation using SIMULINK/MATLAB and experimental results.
Generally, fuel cell has characteristics of low voltage, large current and voltage variation under load change. Therefore, DC output voltage of fuel cell is too low to convert into AC with high efficiency and good performance. For this reason, fuel cell generating system is composed of DC-DC converter and inverter in cascade. This paper used 2-phase boost DC-DC converter to obtain low distortion waveform and reduce input-output current ripple, and discussed inverter which can be operated in independent drive mode and utility line interface drive mode. Then, the change of modes can be achived smoothly.
This paper describes a pseudo-random carrier PW technique for the power converters. The proposed method generates a new pseudo-random carrier by randomly composing a carrier with fixed frequency and a carrier with opposition phase. To confirm the validity of the proposed method, a single-phase multi-level inverter was implemented and tested. The experimental results show that the output voltage and current harmonics spectra of an inverter have broadening effect of harmonics, as only simple composition of fixed frequency carries.
This paper analyzes the input side performance of a conventional three-phase to single-phase matrix converter (3-1MC). It also presents the input-side waveform quality under this topology. The suppression of low-frequency input current harmonics is studied using the 3-1MC plus capacitance compensation unit. The constraint between the modulation function of the output and compensation sides is analyzed, and the relations among the voltage utilization ratio and the output compensation capacitance, filter capacitors and other system parameters are deduced. For a 3-1MC without large-capacity energy storage, the system performance is susceptible to input voltage imbalance. This paper decouples the inner current of the 3-1MC using a Lyapunov function in the input positive and negative sequence bi-coordinate axes. Meanwhile, the outer loop adopts a voltage-weighted synthesis of the output and compensation sides as a cascade of control objects. Experiments show that this strategy suppresses the low-frequency input current harmonics caused by input voltage imbalance, and ensures that the system maintains good static and dynamic performances under input-unbalanced conditions. At the same time, the parameter selection and debugging methods are simple.
Journal of international Conference on Electrical Machines and Systems
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제3권1호
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pp.78-82
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2014
Power Transformers with more than one secondary winding are not uncommon in industrial applications. But new classes of applications where very large number of independent secondaries are used are becoming popular in controlled converters for medium and high voltage applications. Cascade H-bridge medium voltage drives and Pulse Step Modulation (PSM) based high voltage power supplies are such applications. Regulated high voltage power supplies (Fig. 1) with 35-100 kV, 5-10 MW output range with very fast dynamics (${\mu}S$ order) uses such transformers. Such power supplies are widely used in fusion research. Here series connection of isolated voltage sources with conventional switching semiconductor devices is achieved by large number of separate transformers or by single unit of multi-secondary transformer. Naturally, a transformer having numbers of secondary windings (~40) on single core is the preferred solution due to space and cost considerations. For design and simulation analysis of such a power supply, the model of a multi-secondary transformer poses special problem to any circuit analysis software as many simulation softwares provide transformer models with limited number (3-6) of secondary windings. Multi-Secondary transformer models with 3 different schemes are available. A comparison of test results from a practical Multi-secondary transformer with a simulation model using magnetic component is found to describe the behavior closer to observed test results. Earlier models assumed magnetising inductance in a linear loss less core model although in actual it is saturable core made-up of CRGO steel laminations. This article discusses a more detailed representation of flux coupled magnetic model with saturable core properties to simulate actual transformers very close to its observed parameters in test and actual usage.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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