This paper carries out a series of analysis of power system using Gallium Nitride (GaN) FET which has wide band gap (WBG) characteristics comparing to conventional Si MOSFET-used power system. At first, for comparison of each semiconductor device, the switching-transient parameter is quantitatively extracted from released information of GaN FET. And GaN FET model which reflect this dynamic property is configured. By using this model, the performance of GaN FET is analyzed comparing to Si MOSFET. Also, in order to enable a representative assessment on the power system level, Si MOSFET and GaN FET are applied to the most common structure of power system, full-bridge, and each power systems are compared based on various criteria, such as performance, efficiency and power density. The entire process is verified with the aid of mathematical analysis and simulation.
본 논문에서는 능동 클램프 회로를 이용한 위상천이 풀-브리지 컨버터(Phase-shift Full-Bridge Converter)의 스위치 제어 방법을 제안한다. 기존의 위상천이 풀-브리지 컨버터는 2차측 정류 스위치에서 스파이크 전압이 발생하며, 순환 전류(Circulating current)로 인한 도통 손실이 발생하는 단점을 지닌다. 위의 문제를 극복하는 회로로서 2차 측에 능동 클램프 회로를 적용하는 방법이 연구되었다. 하지만, 낮은 부하에서 클램프 커패시터의 전압이 상승하여, 2차 측 소자의 전압 스트레스가 증가하고, EMI 문제가 발생되는 단점을 지닌다. 본 논문에서는 위상천이 풀-브리지 컨버터의 2차 측에 능동 클램프 회로 및 동기 정류 스위치(Synchronous rectifier switch)를 적용하여, 클램프 커패시터의 전압 상승을 억제하는 해결 방안을 제시하며, 능동 클램프 회로의 스위치 제어 방법을 제안한다. 또한, 회로의 구조, 동작 원리 및 스위치 제어 방법을 설명하고, 모의 실험을 수행하여 타당성을 검증한다.
현재 지구 환경 오염에 관한 관심이 증가하면서, 공해가 없는 자연 에너지원에 대한 연구가 많이 진행되고 있다. 그 중에서도 태양전지 분야중 염료감응형 태양전지(DSC)는 Si계 태양전지와 비교하여 낮은 제조비용등 여러 가지 이유로 최근 많은 연구가 진행되고 있다. 따라서 DSC 발전 시스템의 효율 향상이 요구된다. 본 연구에서는 태양전지 분야 중에서 독립적인 발전설비가 필요한 도서 및 산간 지역에 전력을 안정적으로 공급할 수 있는 소형발전용의 설비로 "전압 및 전류의 피드백을 통한 DSC Cell의 독립전원의 안정화"에 관해 연구하였다. DSC Cell측의 DC입력을 받아 Boost Converter로 승압 후 Full Bridge 인버터를 사용하여 단상 220V 60Hz의 상용전원으로 변환하였다. 여기서는 32Bit 마이크로프로세서인 DSP TMS320F2812의 A/D변환기능을 이용하여 Boost Converter의 스위칭과 Full Bridge 인버터의 스위칭을 제어하였다. 특히 TMS320F2812의 RTC(Real Time Clock)를 이용하여 출력전압의 안정성 향상에 주목적을 두었다. 실험결과 출력단에서는 220V 변동범위 0.2% 주파수 60Hz의 상용전원을 얻었으며, 프로그램의 개선을 통하여 출력전압의 변동범위를 감소시켜야 될 것이다.
At present, the low-voltage, high-current type power supply is mainly used for effective sterilization in the ballast water treatment system. Research on PSFB converters without output capacitors has been ongoing. Such converters effectively treat ballast water without a separate disinfectant through electric pulses by applying a pulse-type power to the output electrode without an output capacitor. However, in the case of the pulse-type electrolysis treatment method, voltage overshoot can occur due to abrupt voltage fluctuations when the load changes, resulting in circuit reliability problems because of the output capacitorless system. Therefore, a new voltage control algorithm is required. In this paper, we will discuss voltage control for pulsed electrolysis topology without an output capacitor. The proposed voltage control method has been verified using Simulation and experiment. The usefulness of the proposed control method has been proven by the experimental results.
This paper presents an improved single-stage ac-dc LED-drive flyback converter using the transformer-coupled lossless (TCL) snubber. The proposed converter is derived from the integration of a full-bridge diode rectifier and a conventional flyback converter with a simple TCL snubber. The TCL snubber circuit is composed of only two diodes, a capacitor, and a transformer-coupled auxiliary winding. The TCL snubber limits the surge voltage of the switch and regenerates the energy stored in the leakage inductance of the transformer. Also, the switch of the proposed converter is turned on at a minimum voltage using a formed resonant circuit. Thus, the proposed converter achieves high efficiency. The proposed converter utilizes only one general power factor correction (PFC) control IC as its controller and performs both PFC and output power regulation, simultaneously. Therefore, the proposed converter provides a simple structure and an economic implementation and achieves a high power factor without the need for any separate PFC circuit. In this paper, the operational principle of the proposed converter is explained in detail and the design guideline of the proposed converter is briefly shown. Experimental results for a 40-W prototype are shown to validate the performance of the proposed converter.
HVDC 시스템에서 풀-브리지 서브 모듈 구조는 하프브리지 서브 모듈에 비해 부품 수가 증가하지만 100 % 여유율 확보가 가능하여 고장률을 크게 줄일 수 있다. 그러나 풀-브리지 서브 모듈은 여유율 보장과 암(arm) 단락 방지를 위한 데드 타임(dead-time)을 확보하기 위해 복잡한 제어 알고리즘이 필요하다. 이 문제를 해결하기 위해 풀-브리지 서브 모듈과 동일한 부품 수와 100 % 여유율을 갖는 병렬 하프브리지 구성의 고장률을 분석한다. 기존의 부품 고장 분석에 고장나무분석 방법을 적용하여 서브 모듈의 동작 위험을 반영함으로써 서브 모듈의 수명주기를 보다 정확하게 예측할 수 있다. 병렬 하프브리지 서브모듈의 타당성 검증을 위해 FTA 기반 분석 방법과 기존의 PCA 기반 방법으로 분석된 고장률을 비교한다.
Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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제29권7호
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pp.744-749
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2005
This paper describes the performance improvement of power control system of magnetron (MGT) for microwave oven. The MGT is used extensively in household microwave oven and industrial microwave heating devices, and is operated by 3.0[kV] $\∼$5.0[kV] dc high voltage. The proposed power supply is consisted of a bridge rectifier, step-up converter(SUC) and its controller, half bridge inverter(HBI) and its controller, and full wave double voltage rectifier(DVR). In the proposed system, a good power factor can be obtained by the SUC' switching method that the inductor current waveforms follows that of the rectified voltage, and a line input power can be controlled to a range of 17.5[$\%$] by duty ratio (DR) adjustment of the HBI.
This paper investigates the electrical characteristics of popular power converters such as a half-bridge rectifier, a full-bridge rectifier, a buck converter, and an inverter when the arc is occurred at the input and the output of each converter. In order to generate an artificial arc, the arc generator has been implemented according to the design guideline suggested in UL1699. After that, the trend of the input and output voltage variation and the switching stress of the devices are analyzed. From the analysis, it has been confirmed that the generated arc causes an uncertain operation to the power converters. To reduce the unexpected disturbance effect of the arc, the capacitor adjustment method has been proposed, and its superiority has been experimentally verified.
This paper proposes a new full ZVS-range asymmetrical half bridge converter. It uses the variable transient current build-up technique with the load variations. The current build-up is accomplished by using the secondary synchronous switch control. Due to the blocking capacitor in secondary side, the voltage applied to leakage inductor varies with the load variations during current build-up period. Therefore, the unnecessary current build-up of leakage inductor current in heavy load condition is prevented and more current build-up in medium and light load condition is achieved for ZVS operation. That is, the variant current build-up with the load variation is accomplished for the ZVS operation. Furthermore, the DC offset of the transformer magnetizing current is also eliminated and the utilization of magnetic core is maximized.
This paper proposes two SRM driving systems using a variable dc-link voltage controlled by a single-phase inverter. Two SRM converter topologies of a half bridge type and a full bridge type are proposed according to the power circuits of an inverter. The phase current can be controlled by means of a PWM controller at the inverter, and the turn-on/off angle at the phase switches can be controlled by a position sensor at the converter in the drive system. The inverter acts as a peak-current limiter if the transient current exceeds its maximum value. SRMs using the proposed topologies maintain high efficiency due to energy regeneration after the turn-off of power switches. The operational modes of the proposed topologies are verified by simulation and experimental results.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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