This paper presents a new DC/AC multilevel converter. This configuration uses single DC sources. The proposed converter has two stages. The first stage is a DC/DC converter that can produce several DC-links in the output. The DC/DC converter is one type of boost converter and uses single inductor. The second stage is a multilevel inverter with several capacitor links. In this paper, one single input multi output DC-DC converter is used in order to voltage balancing on multilevel converter. In addition, as compare to traditional multilevel inverter, presented DC/AC multilevel converter has less on-state voltage drop and conduction losses. Finally, in order to verify the theoretical issues, simulation and experimental results are presented.
The industrial products to use single phase inverter are raised the necessity of power quality improvement, such as AC Motor Driver, Lighting, Renewable energy power converter. Also, it is increasing that applied the single phase multilevel inverter for high quality power at renewable energy power converter. Especially, the photovoltaic multilevel inverters have at least more than two DC_Link and more than one DC/DC Converter. This paper proposes a triple output DC/DC Converter with one switch for photovoltaic multilevel inverter. The proposed converter has advantages of low cost and volume because it has one switch. The operation principle of the converter is analyzed and verified. A prototype is implemented to verify of the proposed converter.
With high penetration of renewable energies, power electronic transformers (PETs) will be one of the most important infrastructures in the future power delivery and management system. In this study, an isolated bidirectional modular multilevel DC/DC converter is proposed for PET applications. A modular multilevel structure is adopted as switching valves to sustain medium voltages to achieve modular design and high reliability. Only one high-frequency transformer is used in the proposed converter, which significantly simplifies the circuit and galvanic insulation design. A dual-phase-shift modulation strategy is proposed to regulate the output power and achieve a simple voltage balancing control. A down-scaled (2 kW/20 kHz) prototype is constructed to demonstrate the proposed converter and verify the control strategy. The experimental results comply with the theoretical analysis well, with the highest power efficiency reaching 97.6%.
In this paper, a DC-DC converter is proposed based on the Cuk converter. The proposed converter has high efficiency and it can be used in multilevel DC-DC converters. A reduction of the inductors size in comparison to Cuk converter and a reduction in the inductors resistance negative effects on efficiency are the important points of the proposed converter. Its voltage ripple is reduced when compared to other converters. Its output voltage has a high quality and does not contain spikes. A theoretical analysis demonstrates the positive points of the proposed converter. The design and analysis of the converter are done in continues conduction mode (CCM). Experiments confirm the obtained theoretical equations. The proposed converter voltage gain is similar to that of a conventional Boost converter. As a result, they are compared. The comparison illustrates the advantages of the proposed converter and its higher quality. Furthermore, a prototype of the proposed converter and its combination with a 2x multiplier are built in the lab. Experimental results validate the analysis. In addition, they are in good agreements with each other.
The paper proposes a new multilevel variable output voltage AC/DC Converter for power supply of power amplifiers used in underwater acoustic sensors. The proposed multilevel variable output voltage AC/DC Converter is composed of two parts. One as the input section is the high efficiency phase-shifted PWM full bridge DC-DC converter to get multiport power sources. The other as the output section is composed of two flying-capacitor 3-level DC-DC converters and a diode bridge circuit to get fast-response and multilevel variable output voltage for an envelope amplifier. Also the paper suggests the detailed circuit topology and design guideline of multilevel variable output voltage AC/DC converter. It also proposes the power balanced control method between 3-level converters and the voltage balanced algorithm for flying capacitors. Its characteristics should be verified by the detailed simulation results. It is anticipated that the proposed converter will be used very well for power amplifiers used in underwater acoustic sensors.
The use of high-gain-voltage step-up converters for distributed power generation systems is being popularized because of the need for new energy generation and power conversion technologies. In this study, a new constructed high-gain-boost DC-DC converter was proposed to coordinate low voltage output DC sources, such as PV or fuel cell systems, with high DC bus (380 V) lines. Compared with traditional boost DC-DC converters, the proposed converter can create higher gain and has wider input voltage range and lower voltage stress for power semiconductors and passive elements. Moreover, the proposed topology produces multilevel DC voltage output, which is the main advantage of the proposed topology. Steady-state analysis in continuous conduction mode of the proposed converter is discussed in detail. The practicability of the proposed DC-DC converter is presented by experimental results with a 300 W prototype converter.
Kim, Seong-Hye;Kim, Han-Tae;Park, Jin-Soo;Kang, Feel-Soon
Journal of international Conference on Electrical Machines and Systems
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제2권2호
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pp.190-196
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2013
It presents a unification of buck-boost and flyback converter for driving a cascaded H-bridge multilevel inverter with a single independent DC voltage source. Cascaded H-bridge multilevel inverter is useful to make many output voltage levels for sinusoidal waveform by combining two or more H-bridge modules. However, each H-bridge module needs an independent DC voltage source to generate multi levels in an output voltage. This topological characteristic brings a demerit of increasing the number of independent DC voltage sources when it needs to increase the number of output voltage levels. To solve this problem, we propose a converter combining a buck-boost converter with a flyback converter. The proposed converter provides independent DC voltage sources at back-end two H-bridge modules. After analyzing theoretical operation of the circuit topology, the validity of the proposed approach is verified by computer-aided simulations using PSIM and experiments.
The general function of a multilevel converter is to synthesize a desired output voltage from several levels of dc voltages as inputs. In order to increase the steps in the output voltage, a new topology is recommended in [1], which benefits from a series connection of sub-multilevel converters. In the procedure described in this reference, despite all the advantages, it is not possible to produce all the steps (odd and even) in the output. In addition, for producing an output voltage with a constant number of steps, there are different configurations with a different number of components. In this paper, the optimal structures for this topology are investigated for various objectives such as minimum number of switches and dc voltage sources and minimum standing voltage on the switches for producing the maximum output voltage steps. Two new algorithms for determining the dc voltage sources magnitudes have been proposed. Finally, in order to verify the theoretical issues, simulation and experimental results for a 49-level converter with a maximum output voltage of 200V are presented.
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.
본 논문은 반도체 변압기용 모듈형 멀티레벨 DC-DC 컨버터의 서브모듈 커패시터 전압 균형 제어 기법을 제안한다. 일반적으로 서브모듈 커패시터 전압은 개별적인 피드백 제어기에 의해 균등하게 제어할 수 있으나 모듈 개수에 따라 연산 시간이 증가한다. 본 논문에서 제안하는 전압 균형 제어 기법은 순시적으로 최대/최소 전압 값의 서브모듈만을 선택 및 제어하여 연산 시간을 저감할 수 있다. 시뮬레이션을 통해 제안하는 방법의 성능 및 타당성에 대한 검증을 진행한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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