KIEE International Transaction on Electrical Machinery and Energy Conversion Systems
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제4B권2호
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pp.65-72
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2004
Switching power supply systems are widely used in many industrial fields. Power factor correction (PFC) circuits have a tendency to be applied in new power supply designs. The input active power factor correction (APFC) circuits can be implemented in either the two-stage approach or the single-stage approach. The two-stage approach can be classified into boost type PFC circuit and dc/dc converter. The power factor correction circuit with a boost converter used as an input power source is studied in this paper. In a boost power factor correction circuit there are two feedback control loops, which are a current feedback loop and a voltage feedback loop. In this paper, the regulation performance of output voltage and compensator to improve the transient response presented at the continuous conduction mode (CCM) of the boost PFC circuit is analyzed. The validity of designed boost PFC circuit is confirmed by MATLAB simulation and experimental results.
본 논문에서는 입력전압을 감지하지 않는 전류연속/임계동작모드 active power factor correction(PFC) circuit을 제안하였다. 기존의 입력전압을 감지하지 않는 PFC circuit의 경우 출력전류가 낮은 경 부하 조건에서 DCM 동작을 수행하고, 이에 따라 PF가 감소하는 문제가 발생한다. 제안한 PFC circuit은 70KHz의 주파수로 CCM 동작을 수행하고, 경 부하 조건에서 최대 200KHz까지 스위칭 주파수가 가변되는 CRM 동작을 수행하도록 하였다. 이를 통해 경 부하 조건에서 PF가 감소하는 문제를 해결하였다. PFC controller IC는 $0.35{\mu}m$ BCDMOS 공정을 이용하여 제작하였으며, 240W급 PFC prototype을 제작하여 실험하였다. 제안한 PFC circuit은 기존의 PFC circcuit 대비 최대 10%의 역률이 향상되었고, IEC 61000-3-2 Class D 규격에 따른 경 부하 조건에서는 최대 4% 역률이 향상되었다.
A conventional Single-Stage Power-Factor-Correction (PFC) AC/DC converter has a link capacitor voltage problem under high line input and low load conditions. In this paper, this problem is analyzed by using the voltage conversion ratio of the DC/DC conversion cell. By applying this analysis, a new Single-Stage PFC AC/DC converter with a boost PFC cell integrated with a Voltage-Doubler Rectified Asymmetrical Half-Bridge (VDRAHB) is proposed. The proposed converter features good power factor correction, low current harmonic distortions, tight output regulations and low voltage of the link capacitor. An 85W prototype was implemented to show that it meets harmonic requirements and standards satisfactorily with near unity power factor and high efficiency over universal input.
Two-stage Power-Factor-Correction (PFC) converters are the most common circuits for drawing sinusoidal and in phase current waveforms from an ac source with a good regulated output voltage. The first stage is a boost PFC converter with average-current-mode control for achieving the near-unity power factor and the second stage is a forward converter with voltage-mode control to regulate the output voltage. Stability analysis and design methods of two-stage PFC converters have previously been discussed using linear models. Recently, new nonlinear phenomena have been detected in pre-regulator boost PFC circuits and a new nonlinear model has been proposed for pre-regulated PFC converters. Therefore, investigation of two-stage PFC converters from the nonlinear viewpoint becomes important because the second stage DC/DC converter adds more complexity to the circuit. So, this paper introduces a study of the stability of two-stage PFC converters. A novel nonlinear model of two-stage PFC converters is proposed. Then, a stability analysis is made based upon this nonlinear model. The high correspondence between the simulated and experimental results confirms our analysis.
이 논문은 역률제어회로를 갖는 인버터 구동 에어컨에 관해 설명한다. 정류기에 역률제어회로를 적용함에 의해서 전원선으로의 고조파 삽입을 줄일 수 있고, 효율을 향상시킬 수 있으며, 기존의 인버터와 비교해서 전체 시스템 가격을 낮출 수 있다. 또한, 역률제어회로의 출력전압을 안정화함에 의해서 시스템 성능을 향상시킨다. 본 논문에서는 역률제어회로의 자세한 설계절차를 제시하고, 역률제어회로의 여러 가지 장점을 시뮬레이션과 실험을 통해서 확인하였다.
In recent years, various power factor correction(PFC) circuits for the electronic ballast have been proposed. And these circuits have difference characteristics each other. We have researched several PFC circuits of them. And operational principles and characteristics of PFC circuits are compared by the cost and the electrical performance. Finally, we established the reference for the evaluation of PFC circuits with performance and the price.
Switching power supplies are widely used in many industrial fields. Power factor correction(PFC) circuits have tendency to be applied in new power supply designs. The input active power factor correction(APFC) circuits can be implemented using either the two-stage approach or the single-stage approach. The single-stage PFC circuit has advantage to reduce the number of components by eliminating a need for the PFC switch and control circuit. However, unlike in the two-stage approach, the do voltage on the energy storage capacitor in a single-stage PFC circuit is not well regulated. As a result. in universal line application($90{\sim}265Vac$), the storage capacitor voltage varies with the load and line variation. In this paper, the performance of output voltage regulation and transient response are clarified here. The validity of designed boost PFC circuit is confirmed by MATLAB simulation and experimental results of 2 [kW] prototype converter.
This paper presents the digital control of single-phase power factor correction(PFC) converter which has the variable gain according to the condition of inner control loop error. Generally the gain of inner current control loop in single-stage PFC converter has a constant magnitude. This has a bad influence on the power factor because current loop doesn't operate smoothly in the condition that input voltage is low In particular a digital controller has more time delay than an analog controller and degrades This drops the phase margin of the total digital PFC system,. It causes the problem that the gain of current control loop isn't increased enough. In addition the oscillation happens in the peak value of the input voltage open loop PFC system gain changes according to ac input voltage. These aspects make the design of the digital PFC controller difficult The digital PFC controller presented in this paper has a variable gain of current control loop according to input voltage. The 1kW converter was used to verify the efficiency of the digital PFC controller.
Generally, power factor correction (PFC) techniques play an important role in the power supply technology. Many new circuit topologies and control strategies for PFC have been proposed. Among them, the brideless PFC (BPFC) reduces the number of switching devices and the losses and improves the power density as well. Moreover, by implementing the improved topology in the discontinous conduction mode (DCM) it ensures almost unity power factor in a simple and effective manner. In the DCM operation gives additional advantages such as zero-current turn-on in the power switches, zero-current turn-off in the output diode and reduces the complexity of the control circuitry. In this paper, a new control strategy for the BPFC is proposed. Also, the performance of the proposed system is demonstrated through experiments.
This paper presents the performance and efficiency of a drive system incorporating a switched-reluctance motor (SRM) with input power factor correction (PFC). The proposed system consists of a PFC, bi-directional converter, an inverter, and a SRM operating as based voltage source drives (VSD). First, theoretical analysis is made for each identified mode of operation in the drive system. This is followed by comparing the performance of the SRM drive system with and without a PFC circuit. The losses are also calculated for both systems and overall efficiency. Experimental results are presented to prove the theoretical analysis.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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