DC/DC switching power converters are commonly used to generate a regulated DC output voltages with high efficiencies from different DC input sources. The voltage mode DC/DC converter utilizes MOSFET (metal-oxide semiconductor field effect transistor), inductor, and a PWM (pulse-width modulation) controller with oscillator, amplifier, and comparator, etc. to efficiently transfer energy from the input to the output at periodic intervals. The fundamental boost converter and a buck converter containing a switched-mode power supply are studied. In this paper, the electrical characteristics of DC/DC power converters are simulated by program of SPICE, and the PWM controller is implemented to check the operation. In addition, power efficiency is analyzed based on the specification of each component.
The purpose of this study is developing a converter which is able to convert a 300[KW] power, and is a DC power supply output a 1500[V] DC voltage for inverter driving. The power converter is driven by two converter serisely and keep a high power factor of power source. This system is haven all the characteristic of voltage source converter by having a processing ability of regenerating power. The two converters controls a PWM modulation and output voltage using a only one 16 bit DSP processor.
A family of non-isolated DC-DC three-port converters (TPCs) that allows for a more flexible power flow among a renewable energy source, an energy storage device and a current-reversible DC bus is introduced. Most of the reported non-isolated topologies in this area consider only a power consuming load. However, for applications such as hybrid-electric vehicle braking systems and DC microgrids, the load power generating capability should also be considered. The proposed three-port family consists of one unidirectional port and two bi-directional ports. Hence, they are well-suited for photovoltaic (PV)-battery-DC bus systems from the power flow viewpoint. Three-port converters are derived by combining different commonly known power converters in an integrated manner while considering the voltage polarity, voltage levels among the ports and the overall voltage conversion ratio. The derived converter topologies are able to allow for seven different modes of operation among the sources and load. A three-port converter which integrates a boost converter with a buck converter is used as a design example. Extensions of these topologies by combining the soft-switching technique with the proposed design example are also presented. Experiment results are given to verify the proposed three-port converter family and its analysis.
The Transactions of the Korean Institute of Power Electronics
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v.25
no.4
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pp.261-268
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2020
Transformer saturation in full bridge (FB) isolated DC-DC converters is caused by uneven switching speeds and voltage drops in semiconductor devices and mismatched gate signals. In order to prevent transformer saturation, most popular and widely used approach is to insert a capacitor in series with the transformer windings. This study conducts extensive analyses on transformer saturation and the effect of DC blocking capacitors when they are placed in the primary or secondary windings of a transformer. The effect of the DC blocking capacitors is verified in voltage-fed and current-fed FB converters.
In this paper, a capacitance estimation scheme for DC-link capacitors for single-phase AC/DC PWM converters is proposed. Under the no-load condition, a controlled AC current (30[Hz]) is injected into the input side, which then causes AC voltage ripples at the DC output side. Or, a controlled AC voltage can be directly injected into the DC output side. By extracting the AC voltage/current and power components on the DC output side using digital filters, the capacitance value can be calculated, where the recursive least squares (RLS) algorithm is used. The proposed methods can be simply implemented with software only and additional hardware is not required. From the experiment results, a high accuracy estimation of capacitances less than 0.85% has been obtained.
This paper proposes a new power flow control method for soft-switched, four channel, five level resonant buck dc-dc converters. These converters have two input channels, which can be supplied from sources with identical or different voltages, and four output channels with arbitrary output voltages. They are specially designed to supply multilevel inverters. The design methodology for their power flow control has been developed considering a general case when the input voltages, output voltages and loads can be asymmetrical. A special emphasize is paid to the limitations and restrictions of operation. The theoretical studies are confirmed by numerical simulations and laboratory tests carried out at various operation points. Exploiting the advantages of the newly proposed power control strategy, the converter can supply five level inverters in dc microgrids, active filters, power factor correctors and electric drives. They can also play an interfacing role in renewable energy systems.
This paper describes a high voltage high power DC power supply which has the ability of pulsed mode operation. The power supply Is constructed with several series connected power converters based on modified multilevel converters. The modified multilevel converters are suitable for the protection of frequent output short-circuit. The output dc power of the proposed converter can be disconnected from the load within several hundred microseconds at the instant of short-circuit fault. The rising time of the dc load voltage is as small as several hundred microseconds, and there is no overshoot of the do voltage because the dc output capacitors keep undischarged state. Analysis, simulations, and experiments are carried out to Investigate the operation and usefulness of the proposed scheme.
In this paper, a new development in the time optimal control theory in sliding mode control systems for multi-quadrant buck converters with a variable load is presented. In general, the closed-loop time optimal control system is applied to multi-quadrant buck converters for output regulation, so that an optimal switching surface is obtained. Moreover, an adjusted optimal sliding mode controller is suggested which adjusts the controller parameters to give an optimal switching surface. In addition, a description of the transient response of the closed-loop system is proposed and used to damp any output or input disturbances in minimum time. Numerical simulations and experimental results are employed to demonstrate that the output regulation time and transient performances of dc/dc converters using the proposed technique are improved effectively when compared to the classical sliding mode control method.
This paper discusses the measurement of frequency response functions for various dc-dc converters. The frequency domain identification procedure is applied to the measured frequency responses. The identified transfer functions are primarily used in developing behavioral models for dc-dc converters. Distributed power systems are based upon such converters in cascade, parallel and several other configurations. The system level analysis of a complete system becomes complex when the identified transfer functions are of high order. Therefore, a certain technique needs to be applied for order reduction of the identified transfer functions. During the process of order reduction, it has to be ensured that the system retains the dynamics of the full order system. The technique used here is based on the Hankel singular values of a system. A systematic procedure is given to retain the maximum energy states for the reduced order model. A dynamic analysis is performed for behavioral models based on full and reduced order frequency responses. The close agreement of results validates the effectiveness of the model order reduction. Stability is the key design objective for any system designer. Therefore, the measured frequency responses at the interface of the source and load are also used to predict stability of the system.
Kim, Jin-Hak;Lee, Woo-Seok;Choi, Seung-Won;Lee, Jun-Young;Lee, Il-Oun
The Transactions of the Korean Institute of Power Electronics
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v.23
no.3
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pp.182-189
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2018
LLC resonant converters or phase-shift full-bridge converters have been widely used as DC - DC converters for rapid charging of electric vehicles (EVs). However, these converters present critical disadvantages, including a large circulating current, which can hinder efficiency and miniaturization in EV battery charger applications. In this paper, a new DC - DC converter topology is proposed for EV rapid chargers. The proposed converter can operate at high frequency despite a high rated power capacity of over 20kW, and the problem of circulating current can be minimized during the entire battery charging time. Owing to these advantages, the proposed converter can achieve a high conversion efficiency of over 97% for EV rapid charger applications. The performance of the proposed converter is verified with 20kW prototypes in this study.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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