This paper presents a sliding mode control method for step up DC-DC converter. For high performance control of converter, it requires the robustness between the input current and the output voltage. As a result, in spite of disturbance and parameter uncertainty, the proposed controller has the robustness to control the output voltage.
Zhang, Yun;Gao, Yongping;Li, Jing;Sumner, Mark;Wang, Ping;Zhou, Lei
Journal of Power Electronics
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제16권6호
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pp.2035-2044
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2016
In order to match the voltages between high voltage battery stacks and low voltage super-capacitors with a high conversion efficiency in hybrid energy sources electric vehicles (HESEVs), a high ratio bidirectional DC-DC converter with a synchronous rectification H-Bridge is proposed in this paper. The principles of high ratio step-down and step-up operations are analyzed. In terms of the bidirectional characteristic of the H-Bridge, the bidirectional synchronous rectification (SR) operation is presented without any extra hardware. Then the SR power switches can achieve zero voltage switching (ZVS) turn-on and turn-off during dead time, and the power conversion efficiency is improved compared to that of the diode rectification (DR) operation, as well as the utilization of power switches. Experimental results show that the proposed converter can operate bidirectionally in the wide ratio range of 3~10, when the low voltage continuously varies between 15V and 50V. The maximum efficiencies are 94.1% in the Buck mode, and 93.6% in the Boost mode. In addition, the corresponding largest efficiency variations between SR and DR operations are 4.8% and 3.4%. This converter is suitable for use as a power interface between the battery stacks and super-capacitors in HESEVs.
This paper is given a full detail of mathematical analyses of input current for novel active type power factor correction(PFC) AC-DC converter of step up-down added electric isolation. These are compared with harmonics components of input current for a conventional PFC converter of electric isolation type. The proposed PFC converter is constructed in using a new loss-less snubber circuit to achieve a soft switching of control device. Also the proposed converter for discontinuous conduction mode(DCM) eliminates the complicated circuit control requirement and reduces the size of components. The input current waveform in the proposed converter is got to be a sinusoidal form of discontinuous pulse in proportion to magnitude of ac input voltage under the constant duty cycle switching. Therefore, input power factor is nearly unity and the control method is simple. Particularly, the stored energy of loss-less snubber capacitor is recovered with input side and increases input current from resonant operation. The result is that input power factor of the proposed converter is higher than that of a conventional PFC converter. Some simulative results on computer and experimental results are included to confirm the validity of the analytical results.
As for the insufficient nature of the fossil fuel resources, the renewable energies as alternative fuels are imperative and highly heeded. To deliver the required electric power to the industrial and domestic consumers from DC renewable energy sources like fuel cell (FC), the power converter operates as an adjustable interface device. This paper suggests a new boost structure to provide the required voltage with wide range gain for FC power source. The proposed structure based on the boost converter and the quazi network, the so-called SBQN, can effectively enhance the FC functionality against its high operational sensitivity to experience low current ripple and also propagate voltage and current with low stress across its semiconductors. Furthermore, the switching power losses have been decreased to make this structure more durable. A full operational analysis of the proposed SBQN and its advantages over the conventional and famous structures has been compared and explained. Furthermore, a prototype of the single-phase converter has been constructed and tested in the laboratory.
Recently, a fuel cell with low voltage and high current output characteristics is remarkable for new generation system It needs both a DC-DC step-up converter and DC-AC inverter to be used in fuel cell generation system Therefor, this paper, consists of an isolated DC -DC converter to boost the fuel cell voltage 380[$V_{DC}$] and a PWM inverter with LC filter to convent the DC voltage to single phase 220[$V_{AC}$]. Expressly, a tapped inductor filter with freewheeling diode is newly implemented in the output filter of the proposed high frequency isolated ZVZCS PWM DC-DC converter to suppress circulating current under the wide output voltage regulation range, thus to eliminate the switching and transformer turn-on/off over-short voltage or transient phenomena Besides the efficiency of 93-97[%]is obtained over the wide output voltage regulation ranges and load variations.
Isolated boost converter is desirable in the dc/dc converter applications where isolation is required and a large step up is needed. In this paper, it is proposed and analyzed the isolated boost converter which can step up low input voltage to high output voltage using transformer. Instead of using a conventional scheme, the proposed converter has the reset winding for volt-sec balance of transformer. Finally, the validity of the proposed isolated boost converter is verified by simulation.
기존의 부스트 컨버터는 출력 전압이 커질수록 스위치와 다이오드의 전압, 전류 스트레스가 커지고 다이오드 역 방향회복에 의한 서지로 인해 실제 사용 가능한 승압비가 제한된다. 본 논문에서는 고승압 응용에 적합한 새로운 비절연 부스트 컨버터를 제안한다. 제안한 컨버터는 듀티비 0.5로 약 6배의 승압비를 가지며 CCM에서도 ZVS 스위칭이 가능하므로 넓은 ZVS 영역을 갖는다. 또한 스위치와 다이오드 전압정격이 출력전압의 1/3로 작고 인터리빙이 가능하여 입출력 수동소자의 정격도 작다. 다이오드도 ZCS 턴오프 동작으로 인해 역방향 회복에 의한 서지가 거의 없다. 제안하는 컨버터의 동작원리를 설명하였고 이론적 해석과 시뮬레이션 및 실험을 통해 타당성을 검증하였다.
Recently, a fuel cell with low voltage and high current output characteristics is remarkable for new generation system. It needs both a DC-DC step-up converter and DC-AC inverter to be used in fuel cell generation system. Therefor, this paper, consists of an isolated DC-DC converter to boost the fuel cell voltage 380[VDC] and a PWM inverter with LC filter to convent the DC voltage to single-phase 220[VAC]. Expressly, a tapped inductor filter with freewheeling diode is newly implemented in the output filter of the proposed high frequency isolated ZVZCS PWM DC-DC converter to suppress circulating current under the wide output voltage regulation range, thus to eliminate the switching and transformer turn-on/off over-short voltage or transient phenomena. Besides the efficiency of 93-97[%] is obtained over the wide output voltage regulation ranges and load variations.
Recently, a fuel cell is remarkable for new generation system. The fuel cell generation system converts the chemical energy of a fuel directly into electrical energy. The fuel cell generation is characterized by low voltage and high current. For connecting to utility, it needs both a step up converter and an inverter. The step up converter makes DC link and the inverter changes DC to AC. In this paper, full bridge converter and the single phase inverter are designed and installed for fuel cell. Simulation and experiment verify that fuel cell generation system could be applied for the distributed generation. In this paper, the 1.5kW active clamp current-fed full bridge converter employing MOSFETs is operated to discharge the battery whereas a voltage-fed half bridge converter employing IGBTs is operated to charge the battery.
This paper proposes new 13-level inverter topology and DC/DC converter buck-boost structure topology for multilevel, compounding uni-directional and bi-directional switches, and proposes high-efficient multilevel inverter system in which the proposed two PCS(Power Conditioning System) was connected in series. In proposed multilevel inverter of forming a output 13-level phase voltage by using total 18 switching parts, Then bi-directional switch has a characteristic of reducing conduction loss and controlling the reactive power effectively by separating electrically from the neutral point. DC/DC converter for supplying in dependent 3 DC voltage to the proposed multi-level inverter generates 180-degree phase shifted PWM by the symmetrically combined structure of 2 buck-boost converter and twice switching frequency efficiency can be obtained, meanwhile, the converter can step up/down the output voltage and 20% output can be generated comparing the input voltage. This proposed system is verified with the simulation and laboratory test.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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