Primary frequency control(PFC) has the ability to regulate short period random variations of frequency during normal operation conditions and also to respond rapidly to emergencies. However, during the past decade, numerous significant sized blackouts occurred worldwide that resulted in serious economic losses. Therefore, the conclusion has been reached that the ability of the current PFC to meet an emergency is poor, and security of power systems should be improved. An alternative to enhance the PFC and thus security is to store excessive amounts of energy during off-peak load periods in efficient energy storage systems for substituting the primary control reserve. In this sense, superconducting magnetic energy storage(SMES) in combination with a static synchronous compensator(STATCOM) is capable of supplying power systems with both active and reactive powers simultaneously and very rapidly, and thus is able to enhance the security dramatically. In this paper, a new concept of PFC based on incorporating a STATCOM-SMES is presented. A complete detailed model is proposed and a new control scheme is designed, comprising an enhanced frequency control scheme, and a fully decoupled current control strategy in d-q coordinates with a novel controller to prevent dc bus capacitors voltage drift/imbalance. The performance of the proposed control schemes is validated through digital simulation carried out using MATLAB/Simulink.
In this paper, implementation of digital control for critical conduction mode power factor correction (PFC) rectifier is presented. Critical conduction mode is widely used in medium and low power conversion application due to its minimized MOSFET turn-on loss and diode reverse-recovery problem. However, it needs additional zero current detection circuit and maximum frequency limit to properly turn the MOSFET on and avoid the excessive switching loss in light load operation. This paper explains the digital IC implementation and verifies its operation with 200-W prototype PFC rectifier.
In this paper, a low cost bridgeless interleaved power factor correction topology for electric vehicle charger application is proposed. With the proposed topology the number of switches, inductors, current sensors and associated circuits can be reduced, thereby reducing the cost of the system as compared to the conventional bridgeless PFC circuit. The reduced input current ripple by the proposed interleaved topology makes it suitable for high power applications such as electric vehicle chargers since it can reduce the size of the inductor core and the Electro Magnetic Interference (EMI) problem. In the proposed topology only one current sensor is required. All the boost inductor currents can be reconstructed by sampling the output current and used to control the input current. Therefore the typical problem caused by the unequal current gain of each current sensor inherently does not exist in the proposed topology. In addition the current sharing between converters can be achieved more accurately and the high frequency distortion is decreased. The performance of the proposed converter is verified by the experimental results with a prototype of 6.6kW bridgeless interleaved PFC circuit.
본 논문에서는 동기 정류 스위치를 사용한 임계 도통 모드 부스트 PFC 컨버터의 디지털 제어 기법을 제안한다. 상태 궤적 분석을 통해 입력전압 전 범위의 영전압 스위칭 조건을 구하였으며, 총 입력 전하 분석을 통하여 높은 역률을 위한 스위치 추가 온-타임을 도출하였다. 제안하는 제어 기법은 디지털 제어기를 이용한 $230V_{rms}$ 입력, 400V/200W 출력 프로토타입에서 타당성을 입증하였다. 그 결과 동기 정류기를 이용한 임계 도통 모드 부스트 PFC 컨버터는 높은 역률 및 효율을 갖는다.
This paper deals with the analysis, design, and implementation of a single phase AC-DC Zeta converter with high frequency transformer isolation and power factor correction(PFC) in two modes of operation, discontinuous current mode of operation(DCM), and continuous current mode of operation(CCM). A Digital Signal Processor(DSP) based implementation is carried out for validation of the Zeta converter developed design in discontinuous mode of operation. A comparison of both modes of operation is presented for a 1kW power rating from the point of view of steady state and dynamic behavior, power quality, simplicity, control technique, device rating, and converter size. The experimental results of a developed prototype of Zeta converter are presented for validation of the developed design. It is observed that CCM is most suitable for higher power applications where it requires some complex control and sensing of the additional variables.
Critical conduction mode boost power factor correction converters operating at the boundary of continuous conduction mode and discontinuous conduction mode have been widely used for power applications lower than 300W. This paper proposes an enhanced variable on-time control method for the critical conduction mode boost PFC converter to improve the total harmonic distortion characteristic. The inductor current, which varies according to the input voltage, is analyzed in detail and the optimal on-time is obtained to minimize the total harmonic distortion with a digital controller using a TMS320F28335. The switch on-time varies according to the input voltage based on the computed optimal on-time. The performance of the proposed control method is verified by a 100W PFC converter. It is shown that the optimized on-time reduces the total harmonic distortion about 52% (from 10.48% to 5.5%) at 220V when compared to the variable on-time control method.
The Transactions of the Korean Institute of Power Electronics
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v.14
no.1
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pp.72-81
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2009
This paper presents quasi-resonant type high power factor ac power supply for atmospheric pressure plasma cleaning system adopting three phase PFC boost converter and it's control method. The presented ac power supply consists of single phase H-bridge inverter, step-up transformer for generating high voltage and three phase PFC boost converter for high power factor on source utility. Unlikely to the traditional LC resonant converter, the propose one has an inductor inside only. A single resonant takes place through the inside inductor and the capacitor from the plasma load modeled into two series capacitor and one resistance. The quasi-resonant can be achieved by cutting the switching signal when the load current decrease to zero. To obtain power control ability, the propose converter controlled by two control schemes. One is the changing output pulse period scheme in the manner of PFM(Pulse Frequency Modulation) control. On the other, to provide more higher power to load, the DC rail voltage is directly controlled by the 3-phase PFC boost converter. The significant merits of the proposed converter are the uniform power providing capability for high quality plasma generation and low reactive power in AC and DC side. The proposed work is verified through digital simulation and experimental implementation.
In this paper, a digital average current mode control using diode current sensing technique is proposed. Although the conventional inductor current sensing technique is widely used, the sensed signal of the current is negative. As a result, it requires an additional circuit to be applied to general digital controller ICs. The proposed diode current sensing method not only minimizes the peripheral circuit around the digital IC but also consumes less power to sense current information than the inductor current sensing method. The feasibility of the proposed technique is verified by experiments using a 500W power factor correction (PFC) boost rectifier.
Critical conduction mode (CRM) operation is more efficient than continuous conduction mode (CCM) operation at low power levels because of the valley switching of switches and elimination of the reverse recovery losses of boost diodes. When using a sensorless digital control method, an error occurs between the actual and the estimated current. Because of the error, it operates as CCM or discontinuous conduction mode (DCM) during CRM operation and also has an adverse effect on THD of input current. In this paper, a current sensorless technique is presented in an inverter system using a bridgeless boosted power factor correction converter, and a compensation method is proposed to reduce CRM calculation error. The validity of the proposed method is verified by simulation and experiment.
본 논문에서는 단상 영구자석 전동기를 초고속으로 구동하면서 전력을 제어할 수 있는 방법을 제안한다. 일반적으로 단상 영구자석 전동기의 제어는 전류 센서 및 홀 위치 센서를 기반으로 전류 제어를 통하여 이루어진다. 그러나 초고속 구동에서 위치 측정의 정밀도는 떨어지게 되고, 평균 전류의 측정 또한 어렵게 된다. 또한, 가정용 단상 전원을 사용하는 경우, 전류 고조파 규제를 만족시키기 위하여 PFC회로의 추가가 필요하다. 본 논문에서는 하나의 홀 센서를 사용하여 위치를 추정하고, 전류 센서를 사용하지 않으면서 전류 고조파를 억제할 수 있는 초고속 구동 방법을 제안한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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