Recently, a fuel cell with low voltage and high current of electronic output characteristics is remarkable for new generation system. It needs both a dc-dc boost converter and do-ac inverter to be used in domestic power. Therefore, this paper presents do-dc boost converter with ZVS for fuel cell generation system This topology has several advantages, which are ZVS characteristics of all of main and auxiliary switches, reduction of reactor component size because of high frequency switching, and low rated voltage stress of the switches. In this paper, theoretical analysis, operation principle, and design procedures are presented. And simulation results from Pspice are presented to validate the theoretical analysis.
Kim, Su-Weon;Park, Jong-Woong;Joung, Jong-Han;Chung, Hyun-Ju;Choi, Jin-Young;Kim, Hee-Je
KIEE International Transactions on Electrophysics and Applications
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제4C권5호
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pp.193-200
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2004
In this study, we propose a small high voltage power supply, which uses a half-bridge ZCS resonant and Cockroft-Walton circuit as its ESP (Electrostatic Precipitator). This power supply transfers energy from the ZCS resonant inverter to the step-up transformer. The transformer secondary is then applied to the Cockroft-Walton circuit for generating high voltage as a discharging source of electrodes. It is highly efficient because its amount of switching losses are reduced by virtue of the current resonant half-bridge inverter, and also due to the small size, low parasitic capacitance in the transformer stage owing to the low number of winding turns of the step up transformer secondary combined with the Cockroft-Walton circuit. Using this power supply, experiments have been carried out as a function of the switching frequency and duty ratio in order to investigate the smoke removal characteristics. From these results, the best operational condition is obtained at the switching frequency of 9 kHz and the duty ratio of 50% in this ESP.
The resonant planar transformer, which had power capacity of 300 W, input voltage of 220 V, output voltage of 15 V, and switching frequency of 500 kHz, was designed and manufactured by using the planar core with large effective area and the flat copper lead frames for miniaturization and high efficiency of the switching mode power supply (SMPS). As well as, a resonant converter equipped with the above mentioned planar transformer was manufactured and electromagnetic characteristics were investigated. The numerical value of turns for 1st and 2nd winding were 12 and 2 respectively. The self inductance of 1st winding was 33.2 ${\mu}H$, very low leakage inductance of 1.27 ${\mu}H$, and the coupling factor of 0.98 were obtained at switching frequency of 300 kHz. The high efficiency of 88.21 % for the SMPS equipped with planar transformer was obtained at power capacity of 300 W.
The connectorless power supply system on that multi-contact causes confidence when the wiring reconstructed in the rear. As you see above, contact points between sets and indoor space cause inferior function of audio frequency so it needs to be eliminated. This paper explains the structure of connectorless power supply to supply the system with power crossing the air gap in the part of inductively in the connectorless power supply of both magnetic and electrical model. To get maximum output of electrical load, compensating capacitor compensates to show inter-inductance, lequeage-inductance reducing the track-inductance and access the conditions for resonance. At that time it accesses the maximum electric power. The small change of the value of compensating capacitor causes the changes of maximum electric power. Here the power electronics technology is used not only in the industrial machinery but also in the home appliances so the switching power supply is used to actualize the miniaturization, lightweight, and high efficiency. Generally the condenser input methods are widely used in the rectification circuit of switching power supply, but condenser input method generate great quantity of high frequency components because with this method the current flows in the power input filtering condenser only around value of peak of ac input voltage. To solve these problems, installation of power factor improve circuit on the front of filtering capacitence was considered. Several methods were suggested regarding, but the active filter method which makes smalliging and highly power factor possible are the produce main stream. IC for power factor improvement can be utilized by CMOS process proposing low power consumption. When the high power factor is considered seriously in the power factor improvement circuit, active filter method is selected. In the active filter method, the boost converter is used. Regarding this ·the boost converter is needed.
This study proposes a dual-output single-stage bridgeless single-ended primary-inductor converter (DOSSBS) that can completely remove the front-end full-bridge alternating current-direct current rectifier to accomplish power factor correction for universal line input. Without the need for bridge diodes, the proposed converter has the advantages of low component count and simple structure, and can thus significantly reduce power loss. DOSSBS has two uncommon output ports to provide different voltage levels to loads, instead of using two separate power factor correctors or multi-stage configurations in a single stage. Therefore, this proposed converter is cost-effective and compact. A magnetically coupled inductor is introduced in DOSSBS to replace two separate inductors to decrease volume and cost. Energy stored in the leakage inductance of the coupled inductor can be completely recycled. In each line cycle, the two active switches in DOSSBS are operated in either high-frequency pulse-width modulation pattern or low-frequency rectifying mode for switching loss reduction. A prototype for dealing with an $85-265V_{rms}$ universal line is designed, analyzed, and built. Practical measurements demonstrate the feasibility and functionality of the proposed converter.
A soft switched matrix converter is proposed by adopting the zero voltage switching technique being used in some resonant pole inverters. High operating frequency with safe and efficient switching improves dynamic and spectral performances and simplifies protection logics and snubber networks. Further, it can be implemented using simple analog circuits, having similar transfer characteristics to those of the modern pulse width modulated matrix converters such as, maximum voltage transfer ratio and unity input displacement factor. Analyses, design and simulation results are presented to verify the operating principle.
This study presents a single-phase single-stage three-level AC/DC converter with a wide controllable output voltage. The proposed AC/DC converter is designed to extend the application of e-mobility, such as electric vehicles. The single-stage converter integrates a PFC converter and a three-level DC/DC converter, operates at a fixed frequency, and provides a wide controllable output voltage (approximately 200-430Vdc) with high efficiencies over a wide load range. In addition, the input boost inductors operate in a discontinuous mode to improve the input power factor. The switching devices operate with ZVS, and the converter's THD is small, especially at full load. The feasibility of the proposed converter is verified by the experimental results of a 1.5 kW prototype.
KIEE International Transaction on Electrical Machinery and Energy Conversion Systems
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제3B권3호
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pp.147-154
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2003
This paper presents a high-frequency boost type ZVS-PWM chopper-fed DC-DC power converter with a single active auxiliary edge-resonant snubber at the load stage which can be designed for power conditioners such as solar photovoltaic generation, fuel cell generation, battery and super capacitor energy storages. Its principle operation in steady-state is described in addition to a prototype setup. The experimental results of boost type ZVS-PWM chopper proposed here, are evaluated and verified with a practical design model in terms of its switching voltage and current waveforms, the switching v-i trajectory and the temperature performance of IGBT module, the actual power conversion efficiency, and the EMI of radiated and conducted emissions, and then discussed and compared with the hard switching scheme from an experimental point of view. Finally, this paper proposes a practical method to suppress parasitic oscillation due to the active auxiliary resonant switch at ZCS turn-off mode transition with the aid of an additional lossless clamping diode loop, and can be reduced the EMI conducted emission.
Lee, Na Ri;Shin, Hee Keun;Choi, Sung Ho;Kim, Ju Bum;Lim, Jae Won;Park, Doh Young;Mok, Hyung Soo
International Journal of Railway
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제8권1호
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pp.10-14
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2015
Due to the characteristics of the vehicle structure, the magnetic levitation train has a confined bottom space thus a study on miniaturization and weight reduction of auxiliary power unit is essential. This auxiliary power unit is an essential device used for illumination, air conditioning, heating and air brake equipment excluding the motor. The previous auxiliary power unit for magnetic levitation train has used the hard switching having a high switching frequency with heavy loss in order to reduce the size of filter reactor and transformer but the reduction in volume was not significant. In this paper, by reducing the loss, reducing the size of the cooling unit and by increasing the switching frequency using the soft switching of resonant converter, it has miniaturized and reduced the weight of filter reactor and transformer which occupy significant space in the auxiliary power unit. This study has verified the performance of 50KVA grade prototype through simulated interpretation and analysis, and compared the size and weight of auxiliary power unit of the previous magnetic levitation train.
The first attention in designing a transformer for low temperature rise should be to reduce losses. Leakage inductance and temperature rise are two of the more impotent problems facing the magnetic core technology of today's high frequency transformers. Excessive leakage inductance increases the stress on the switching transistors and limits the duty-cycle, and excessive temperature rise can lead the design limitation of high frequency transformer with high current. The flat transformer technology provides a very good solution to the problems of leakage inductance and thermal management for high frequency power. The critical magnetic components and windings are optimized and packaged within a completely assembled module. The turns ratio in a flat transformer is determined as the product of the number of elements or modules times the number of primary turns. The leakage inductance increase proportionately to the number of elements, but since it is reduced as the square of the turns, the net reduction can be very significant. The flat transformer modules use cores which have no gap. This eliminates fringing fluxes and stray flux outside of the core. The secondary windings are formed of flat metal and are bonded to the inside surface of the core. The secondary winding thus surrounds the primary winding, so nearly all of the flux is captured.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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