Journal of Korea Society of Industrial Information Systems
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v.29
no.3
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pp.41-49
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2024
In this paper, we validate simulation results for the design optimization of a Superconducting Fault Current Limiter (SFCL) intended for use in Medium Voltage Direct Current systems (MVDC). With the increasing integration of renewable energy and grid connections, researchers are focusing on medium-voltage systems for balancing energy in new and renewable energy networks, rather than traditional transmission or distribution networks. Specifically, for DC distribution networks dealing with fault currents that must be rapidly blocked, current-limiting systems like superconducting current limiters offer distinct advantages over the operation of DC circuit breakers. The development of such superconducting current limiters requires finite element analysis (FEM) and an extensive design process before prototype production and evaluation. To expedite this design process, the design outcomes are assimilated using a Reduced Order Model (ROM). This approach enables the verification of results akin to finite element analysis, facilitating the optimization of design simulations for production and mass production within existing engineering frameworks.
This paper presents the analysis of series active power filter for reactive power compensation, load balancing, harmonic elimination, and neutral current eradication in three-phase four-wire power systems. Generally, the three-phase four-wire system is widely employed in distributing electric energy to several office building and manufacturing plants. In such systems, the third harmonic and its 3rd harmonics are termed as triple and zero sequence components that do not cancel each other in the system neutral. Consequently, the triple harmonics add together creating a primary source of excessive neutral current. Regarding this concern, this paper presents a new control algorithm for a series hybrid active system, whereas the control approach it adopts directly influence its compensation characteristics. Hence, the advantage of this control algorithm is the direct extraction of compensation voltage reference without phase transformations and multiplying harmonic current value by gain and the required rating of the series active filter is much smaller than that of a conventional shunt active power filter. In order to show the effectiveness of the proposed control algorithm, experiments have been carried out.
The Transactions of the Korean Institute of Power Electronics
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v.22
no.4
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pp.336-344
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2017
This paper presents the three-port DC-DC converter modeling and controller design procedure, which is part of the solid-state transformer (SST) to interface medium voltage AC grid to bipolar DC distribution network. Due to the high primary side DC link voltage, the proposed converter employs the three-level neutral point clamped (NPC) topology at the primary side and 2-two level half bridge circuits for each DC distribution network. For the proposed converter particular structure, this paper conducts modeling the three winding transformer and the power transfer between each port. A decoupling method is adopted to simplify the power transfer model. The voltage controller design procedure is presented. In addition, the output current sharing controller is employed for current balancing between the parallel-connected secondary output ports. The proposed circuit and controller performance are verified by experimental results using a 30 kW prototype SST system.
The Transactions of the Korean Institute of Power Electronics
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v.11
no.4
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pp.371-377
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2006
Cold cathode fluorescent lamps (CCFL) show complex characteristics, which make it difficult to drive them in parallel. In this paper, a multi-lamp driving scheme is proposed to drive multiple lamps for LCD back light to reduce output current unbalance. This propose system is composed of parallel CCFLs, series transformers. The driving system adopts only one backlight inverter to drive multi cold cathode fluorescent lamps (CCFL). Moreover the circuit introduces a multi-lamp driving transformer to reduce lamp-current imbalance. The validity of the proposed scheme is confirmed by the simulated and experimental results.
Purpose: In this study, a maintenance free super-capacitor battery charging system based on the photovoltaic module, to be used in agricultural electric carriers, was developed and its charging characteristics were studied in detail. Methods: At first, the electric carrier system configuration is introduced and the electric control components are presented. The super-capacitor batteries and photovoltaic module used in the experiment are specified. Next, the developed charging system consisting of a constant current / constant voltage Buck converter as the charging device and a super-capacitor cell as a balancing device are initiated. The proposed circuit design, a developed PCB layout of each device and a proportional control to check the current and voltage during the charging process are outlined. An experiment was carried out using a developed prototype to clarify the effectiveness of the proposed system. A power analyzer was used to measure the current and voltage during charging to evaluate the efficiency of the energy storage device. Finally, the conclusions of this research are presented. Results: The experimental results show that the proposed system successfully controls the charging current and balances the battery voltage. The maximum voltage of the super-capacitor battery obtained by using the proposed battery charger is 16.2 V, and the maximum charging current is 20 A. It was found that the charging time was less than an hour through the duty ratio of 95% or more. Conclusions: The developed battery charging system was successfully implemented on the agricultural electric carriers.
The charge equalizer design for a series connected battery string is very challenging because it needs to satisfy many requirements such as implementation possibility, equalization speed, equalization efficiency, controller complexity, size and cost issues, voltage and current stress, and so on. Numerous algorithms and circuits were developed to meet the above demands and some interesting results have been obtained through them. However, for a large number of cells, for example, eighty or more batteries, the previous approaches might cause problems. Such problems include long equalization time, high controller complexity, bulky size, high implementation cost, and high voltage and current stress. To overcome these circumstances, this paper proposes a charge equalizer design method based on a battery modularization technique. In this method, the number of cells that we consider in an equalizer design procedure can be effectively reduces; thus, designing a charge equalizer becomes much easier. Furthermore, by applying the previously verified charge equalizers to the intramodule and the outer-module, we can obtain easy design of a charge equalizer and good charge balancing performance. Several examples and experimental results are presented to demonstrate the usefulness of the charge equalizer design method.
The Transactions of the Korean Institute of Power Electronics
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v.19
no.2
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pp.194-200
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2014
In DC micro-grid system energy storage systems (ESS) are responsible for storing energy and balancing power. Also, control target of the bidirectional DC-DC converter(BDC) for ESS should be changed depending on the operating mode. During the grid connected mode, the BDC controls the battery current or voltage. When a grid fault occurs, the BDC should change the control target to regulate the DC-bus. The BDC with conventional control method may experience large transient state during the mode change. This paper proposes a control method of BDC for ESS. The proposed control method is able to provide autonomous and seamless mode transfer by a variable current limiter. To validate the proposed concept, simulation results using PSIM and experimental results from a 2kW prototype are provided.
At present, the EDI systems are indispensable software in port logistics industry. Currently, a monopolistic VAN/EDI service provider operates the EDI services. The current EDI client software has the 2-tier fat client/server architecture. However, the current EDI software is lack of Web interface and causes lots of cost for maintenance. Therefore, a variety of implementation architecture has been being tried by using script, XML and distributed object-oriented technology. Web/EDI and XML/EDI are the new EDI systems, However, the EDI systems have some limitations such as speed. This study intends to compare the variety implementation architecture for the EDI systems in the users' perspective and explore the strong and weak points of each architecture. We compared the EDI systems based on our experience of more than 2-years of implementation project for the EDI systems of port logistics. We categorized the EDI systems as client application EDI, Web EDI using script, XML/EDI, and 3-tier distributed object-oriented EDI system. We compared them with criteria such as speed, program maintenance, easiness of implementation and usage, security, and load balancing and fail-over. Finally we discuss the direction of optimal EDI system architecture for the future.
In this paper a modular high performance MV-to-LV rectifier based on a cascaded H-bridge rectifier is presented. The proposed rectifier can directly connect to the medium voltage levels and provide a low-voltage and highly-stable DC interface with the consumer applications. The input stage eliminates the necessity for heavy and bulky step-down transformers. It corrects the input power factor and maintains the voltage balance among the individual DC buses. The second stage includes the high frequency parallel-output DC/DC converters which prepares the galvanic isolation, regulates the output voltage, and attenuates the low frequency voltage ripple ($2f_{line}$) generated by the first stage. The parallel-output converters can work in interleaving mode and the active load-current sharing technique is utilized to balance the load power among them. The detailed analysis for modeling and control of the proposed structure is presented. The validity and performance of the proposed topology is verified by simulation and experimental results.
The Transactions of the Korean Institute of Power Electronics
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v.22
no.4
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pp.285-296
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2017
This paper proposes an improved modulation scheme for the medium voltage modular multi-level converter (MMC), which operates in the nearest level control and applies in the medium voltage direct current (MVDC) system. In the proposed modulation scheme, the offset (neutral-to-zero output) voltage is adjusted, with the phase voltage magnitude, thereby maintaining a constant value with N+1 level in the controllable modulation index (MI) range. In order to confirm the proposed scheme's validity, computer simulations for the 22.9 kV - 25 MVA MMC were performed with PSCAD/EMTDC, as well as hardware experiments for the 380 V - 10 kVA MMC. The proposed modulation scheme offers to build a constant pole voltage regardless of the MI value, and to build a phase voltage with improved total harmonic distortion (THD).
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[게시일 2004년 10월 1일]
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