The Transactions of the Korean Institute of Power Electronics
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v.25
no.5
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pp.343-349
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2020
This study proposes a new single inductor converter for DC grid systems. A conventional system is composed of two independent converters for controlling battery and load. This system is simple but it has two inductors that affect power density and efficiency. The proposed converter can reduce the number of inductors by integrating the two converters and relieve voltage stress on switches by using a battery switching cell. Accordingly, power density and efficiency can be improved using a single inductor and lower voltage-rated switches. A prototype of a 500 W converter is built, and each mode is experimented on to confirm the validity of the proposed converter.
Yazdani, Mohammad Rouhollah;Dust, Mohammad Pahlavan;Hemmati, Poorya
Journal of Power Electronics
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v.16
no.5
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pp.1669-1677
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2016
A new auxiliary circuit for boost, buck, buck-boost, Cuk, SEPIC, and zeta converters is introduced to provide soft switching for pulse-width modulation converters. In the aforementioned family of DC-DC converters, the main and auxiliary switches turn on under zero current transition (ZCT) and turn off with zero voltage and current transition (ZVZCT). All diodes commutate under soft switching conditions. On the basis of the proposed converter family, the boost topology is analyzed, and its operating modes are presented. The validity of the theoretical analysis is justified by the experimental results of a 100W, 100 kHz prototype. The conducted electromagnetic emissions of the proposed boost converter are measured and found to be lower than those of another ZCT boost converter.
The control loop time delay caused by sampling, the zero-order-holder effect and calculations is inevitable in the digital control of dc-dc switching converters. The time delay will limit the bandwidth of the control loop and therefore degrade the transient performance of digital systems. In this paper, the quantization time delay effects with different time delay values based on a generic second-order system are analyzed. The conclusion that the bandwidth of digital control is reduced by about 20% with a one cycle delay and by 50% with two cycles of delay in comparison with no time delay is obtained. To compensate the time delay and to increase the control loop bandwidth, a duty ratio predictive control scheme based on linear extrapolation is proposed. The compensation effect and a comparison of the load variation transient response characteristics with analogy control, conventional digital control and duty ratio predictive control with different time delay values are performed on a point-of-load Buck converter by simulations and experiments. It is shown that, using the proposed technique, the control loop bandwidth can be increased by 50% for a one cycle delay and 48.2% for two cycles of delay when compared to conventional digital control. Simulations and experimental results prove the validity of the conclusion of the quantization effects of the time delay and the proposed control scheme.
Ji, Zhendong;Zhao, Jianfeng;Sun, Yichao;Yao, Xiaojun;Zhu, Zean
Journal of Power Electronics
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v.14
no.5
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pp.946-956
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2014
Cascaded H-Bridge (CHB) converters can be directly connected to medium-voltage grids without using transformers and they possess the advantages of large capacity and low harmonics. They are significant tools for providing grid connections in large-capacity renewable energy systems. However, the reliability of a grid-connected CHB converter can be seriously influenced by the number of power switching devices that exist in the structure. This paper proposes a fault-tolerant control strategy based on double zero-sequence voltage injection and DC voltage optimization to improve the reliability of star-connected CHB converters after one or more power units have been bypassed. By injecting double zero-sequence voltages into each phase cluster, the DC voltages of the healthy units can be rapidly balanced after the faulty units are bypassed. In addition, optimizing the DC voltage increases the number of faulty units that can be tolerated and improves the reliability of the converter. Simulations and experimental results are shown for a seven-level three-phase CHB converter to validate the efficiency and feasibility of this strategy.
This paper presents a switched capacitor (SC) based bidirectional dc-dc converter topology for high voltage gain applications. The proposed converter is able to operate with multiple integral voltage conversion ratios based on user input. The architecture of a user-friendly, inductor-less multi-voltage-gain bidirectional dc-dc converter is proposed in this study. The inductor-less or magnetic-less design of the proposed converter makes it effective in higher temperature applications. Furthermore, the proposed converter has a reduced component count and lower voltage stress across its switches and capacitors when compared to existing SC converters. An output impedance analysis of the proposed converter is presented and compared with popular existing SC converters. The proposed converter is simulated in the OrCAD PSpice environment and the obtained results are presented. A 200 W hardware prototype of the proposed SC converter has been developed. Experimental results are presented to validate the efficacy of the proposed converter.
In this paper, a model predictive voltage control (MPVC) for the DC-DC buck-boost converters is proposed. It provides a fast seamless bidirectional control method to maintain the DC grid voltage, battery voltage and current within predefined limits. In addition, an inner current control loop is not employed, so that the bandwidth of controller can be higher compared with the PI controller.
Kim, Hongrak;Kim, Younjin;Lee, Wonyoung;Woo, Seonkeol;Kim, Gwanghee
The Journal of the Institute of Internet, Broadcasting and Communication
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v.22
no.4
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pp.119-125
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2022
The power supply for the anti-aircraft radar homing sensor should allow the system to receive power quickly and stably without the influence of noise. For this purpose, DC-DC converters are widely used for reliable power conversion. Also, switching of DC-DC converters Frequency noise should not cause false alarms and ghosts that may affect the detection and tracking performance of the system, and it should have a check function that can monitor power in real time while the homing sensor is operating. In order to apply to anti-aircraft radar homing sensor, we developed a multi-output switching power supply with maximum output 𐩒𐩒𐩒 W, efficiency 80% or more (@100% load), output power by receiving 28VDC input, and power supply to achieve more than 80% efficiency. A DC-DC converter was applied to this large output, and the multi-output flyback method was applied to the rest of the low-power output.
The Transactions of the Korean Institute of Electrical Engineers B
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v.53
no.1
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pp.47-54
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2004
A new high voltage DC power supply is proposed. The proposed power supply is constructed with several power converters connected in series. It is easy to obtain high DC voltage for the same structure of each power converter. The output DC power of the proposed power supply can be disconnected from the load within several hundred microseconds at the instant of a load short-circuit fault. The rising time of the output DC voltage is also as small as several hundred microseconds, and there is no overshoot of the voltage because all of the output filter capacitors keep undischarged state even in load short-circuit condition. Therefore, the proposed scheme is suitable for the protection of frequent output short-circuit and fast on/off switching of output DC voltage. The proposed power supply has improved features such as simple structure, high power factor, and reduced size and volume compared with the conventional schemes. The operating principle is described and the validity of the proposed scheme is proved through simulations and experiments.
A comparative study of single-phase PWM converters having active filtering functions both on ac-input and dc-output sides have been carried out. Based on the function of the dc-output side active filter, two types of configurations, the RPM (ripple power managing) type and the APM (average power managing) type are compared to show their contrastive characteristics. The prototype system using DSP based control algorithms, i.e. deadbeet current control and voltage sensor-less technique using full-order observer, show the availability of the proposed system.
This paper presents a family of soft-switching DC-DC converters with a simple auxiliary circuit consisting of a coupled winding and a pair of auxiliary switch and diode. The auxiliary circuit is activated in a short interval and thus the circulating conduction losses are small. With the auxiliary circuit, zero-voltage-switching (ZVS) and zero-current-switching are achieved for the main and auxiliary switches respectively, over wide input voltage range and load variation. In addition, the reverse-recovery problem of diodes is significantly alleviated because of the leakage inductor. Furthermore, the coupled inductor simultaneously serves as the main and auxiliary inductors, contributing to reduced magnetic component in comparison with the conventional zero-voltage-transition (ZVT) converters. Experimental results based on a 500 W prototype buck circuit validate the advantages and effectiveness of the proposed magnetic coupling ZVS converter.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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