• Journal of Power Electronics
• /
• 제15권5호
• /
• pp.1168-1177
• /
• 2015

This paper presents a scheme to improve the line current distortion of power factor corrector (PFC) topology at the zero crossing point using a predictive control algorithm in both the continuous conduction mode (CCM) and discontinuous conduction mode (DCM). The line current in single-phase PFC topology is distorted at the zero crossing point of the input AC voltage because of the characteristic of the general proportional integral (PI) current controller. This distortion degrades the line current quality, such as the total harmonic distortion (THD) and the power factor (PF). Given the optimal duty cycle calculated by estimating the next state current in both the CCM and DCM, the proposed predictive control algorithm has a fast dynamic response and accuracy unlike the conventional PI current control method. These advantages of the proposed algorithm lower the line current distortion of PFC topology. The proposed method is verified through PSIM simulations and experimental results with 1.5 kW bridgeless PFC (BLPFC) topology.

• 전력전자학회논문지
• /
• 제22권6호
• /
• pp.496-503
• /
• 2017

This study proposes a high-performance current control algorithm for a diode-bridge-type single-phase boost power factor correction (PFC) converter. The conventional asynchronous single-phase current controllers that directly control AC-type current tend to be accompanied by steady-state errors due to their poor dynamic characteristics for the transient-state, which can be attributed to bandwidth limitations and phase delays. In the proposed algorithm, an ideal current control with minimal phase delays and steady-state errors can be achieved by using a virtual DQ synchronous reference frame and by controlling the synchronous reference frame excluding the frequency component in the single-phase system. The performance of the conventional asynchronous single-phase current controller is compared with that of the proposed algorithm through simulation and experiments, and the results have confirmed the superiority of the latter.

• 한국컴퓨터정보학회논문지
• /
• 제28권12호
• /
• pp.231-238
• /
• 2023

부스트 PFC (Power Factor Correction)컨버터는 AC 입력 전류의 단일 역률과 낮은 THD (Total Harmonic Distortion)를 달성하기 위해 다양한 제어기법들이 연구되고 있다. 그중 인덕터 전류의 평균값을 전류지령에 추종하도록 제어하는 평균전류 모드 제어가 있으며 가장 널리 사용되고 있다. 하지만, 오늘날 디지털 프로세서의 발달로 고도화된 디지털 제어가 가능해지면서 부스트 PFC 컨버터의 예측제어가 관심을 받고 있다. 예측제어에는 예측 알고리즘으로 듀티를 미리 생성하는 예측전류 모드 제어 및 모델을 기반으로 한 비용함수를 선정하여 스위칭 동작을 하는 모델예측제어로 분류된다. 따라서 본 논문에서는 부스트 PFC 컨버터의 평균전류 모드 제어, 예측전류 모드 제어, 모델예측 전류 제어를 간단히 설명한다. 또한, 시뮬레이션을 통해 전체 부하 및 다양한 외란 조건에서의 전류 제어를 비교 분석한다.

• 전자공학회논문지SC
• /
• 제44권5호
• /
• pp.62-70
• /
• 2007

본 논문에서는 일정 토크영역에서 승압형 PFC 컨버터와 직접토크제어(DTC) 방법을 사용하여 BLDC 모터의 구동 시스템을 DSP(TMS320F2812)로 구현하였다. 기존의 6단계 PWM 전류제어와 달리 미리 정한 샘플시간 마다 간단한 look-up 표로부터 2상 도통 모드에 대한 인버터의 전압 상태 벡터를 설정함으로써 원하는 전류파형을 만들었으며 이로부터 기존의 전류제어기보다 훨씬 빠른 토크 응답특성을 얻을 수 있었다. 또한 BLDC 모터의 비 이상적인 사다리형 역기전력에 의해 발생되는 저주파 토크변동을 저감하기 위하여 위치 loop-up 표를 사용하였다. 아울러 역률을 보정하기 위해 승압형 PFC 컨버터를 구성하였고 이 때 전파 정류된 입력전압과 출력전압, 인덕터의 전류에 의해 평균전류모드 제어 방식으로 80 kHz마다 PWM 듀티(duty)가 조절 되도록 하였다. 이와 같이 복잡한 제어 알고리즘은 초고속 DSP의 출현으로 PFC와 DTC 알고리즘이 동시에 제어가 가능하며, 본 논문에서는 DTC 알고리즘을 구현할 때 DSP의 일반 범용의 출력포트를 사용하여 구현하였고 단지 PFC에서만 1개의 PWM을 사용하여 디지털 제어기를 구현하였다. 실험을 통해 DTC 알고리즘과 PFC 컨버터를 이용한 BLDC 모터 구동 시스템의 타당성과 효용성을 보였고, 실험결과로부터 PFC 컨버터를 사용하지 않았을 때는 역률이 약 0.77이었으나 PFC 컨버터를 사용하였을 때는 부하변동에 관계없이 약 0.9997로 크게 향상됨을 확인하였다.

• 한국군사과학기술학회지
• /
• 제16권4호
• /
• pp.566-574
• /
• 2013

In this paper, direct power control system for three-phase PFC AC/DC converter without the source voltage sensors is proposed. The sinusoidal input current and unity effective power factor are realised based on the estimated flux in the observer. Both active and reactive power calculated using estimated flux. The estimation of flux is performed based on the reduced-order virtual flux observer using the actual currents and the command control voltage. Moreover, source voltage sensors are replaced by a estimated flux. DC output voltage has been compensated by DC output ripple voltage estimation algorithm. The active and reactive powers estimation are performed based on the estimated flux and Phase angle. The proposed algorithm is verified through simulation and experiment.

• 한국정보통신학회논문지
• /
• 제20권5호
• /
• pp.998-1004
• /
• 2016

3상 PWM 컨버터는 입력 전류를 정현적으로 제어할 수 있어 입력 전류의 고조파 성분을 감소시킬 수 있고 입력 전압에 대하여 입력 전류의 위상을 제어할 수 있다. 본 논문은 3상 PWM 컨버터의 역률개선을 위하여 전원전압센서를 사용하지 않고 가상자속기반 벡터제어를 적용한 새로운 센서리스 제어방식을 연구하였다. 직류출력전압은 칼만 필터를 적용하여 추정한 가상자속에 의해 제어되며, 동기위상은 추정된 가상자속을 이용하여 위상을 얻는다. 제시한 PFC 알고리즘은 역률개선 및 가변영역에서 직류출력전압, 부하변동에서 직류출력전압을 정밀하게 제어할 수 있는 우수성을 가진다. 본 논문에서 제안한 가상자속추정 알고리즘을 적용한 칼만 필터 성능은 실험과 시뮬레이션을 통해서 검증하였다.

• 한국산업정보학회논문지
• /
• 제21권4호
• /
• pp.21-30
• /
• 2016

In a single-phase power factor correction (PFC), the standard cascaded control algorithm using a proportional-integral-derivative (PID) controller has two main drawbacks: an inability to track sinusoidal current reference and low harmonic compensation capability. These drawbacks cause poor power factor and high harmonics in grid current. To improve these drawbacks, this paper uses a proportional-integral-derivative-resonant (PIDR) controller which combines a type-III PID with proportional-resonant (PR) controllers in the PFC. Based on a small signal model of the PFC, the type-III PID controller was implemented taking into account the bandwidth and phase margin of the PFC system. To adopt the PR controllers, the spectrum of inductor current of the PFC was analyzed in frequency domain. The hybrid PIDR controller were simulated using PSCAD/EMTDC and implemented on a 3 kW PFC prototype hardware. The performance results of the hybrid PIDR controller were compared with those of an individual type-III PID controller. Both controllers were implemented successfully in the single-phase PFC. The total harmonic distortion of the proposed controller were much better than those of the individual type-III PID controller.

• 전력전자학회:학술대회논문집
• /
• 전력전자학회 2007년도 하계학술대회 논문집
• /
• pp.435-437
• /
• 2007

Authors propose a PFC(power factor correction) Buck-Boost AC-DC converter by soft switching method. The proposed converter for a discontinuous conduction mode eliminates the complicated control requirement and reduces the size of components. The input current waveform in the 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,the input power factor is nearly unity and the control algorithm is simple. To achieve high efficiency system, the proposed converter is constructed by using a partial resonant technique. The control switches using in the converter are operated with soft switching for a partial resonant. The control switches are operated without increasing their voltage and current stresses by the soft switching method. The result is that the switching loss is very low and the efficiency of converter is high.

• 전자공학회논문지SC
• /
• 제44권6호
• /
• pp.57-65
• /
• 2007

본 논문에서는 DSP(TMS320F2812)를 사용하여 단상 역률개선을 디지털로 설계하였다. 이러한 승압형 역률개선 컨버터를 디지털로 구현하기 위하여 DSP는 컨버터의 입력전압과 인덕터전류, 컨버터의 출력전압이 필요하며 이를 DSP 내부에 있는 12비트 A/D변환기로 구현하였다. 승압을 위한 스위칭소자인 FET가 ON/OFF 될 때 심한 고주파 노이즈와 스위칭 리플이 발생한다. DSP에 의해 구현시 어느 시점에서 A/D 변환을 시작할지 결정하는 것은 대단히 중요하며 스위칭 노이즈가 발생하지 않는 곳에서 A/D 변환을 할 필요가 있다. PWM의 시비율(duty ratio)은 약 5 %에서 95 %까지 가변적이기 때문에 A/D 변환의 고정된 시작점을 찾을 수는 없다. 따라서 본 논문에서는 25 us 마다 PWM의 ON/OFF 폭을 미리 예측한 후 타이머를 이용하여 A/D 변환을 하도록 하였다. 실험 결과들로부터 광범위한 입력전압에 대하여 약 0.99의 역률과 80 Vdc 출력 전압에 대한 리플이 약 5 Vpp임을 확인하였다. 또한 윈도우즈 Xp 환경 하에서 수행되는 응용프로그램을 작성하여 원격에서 단상 PFC 컨버터의 각종 파라미터들과 전압 및 전류 제어기의 이득들을 모니터링하며 원격제어가 가능함을 보여 상용화의 가능성과 유용성을 제시하였다.

• Journal of Power Electronics
• /
• 제12권1호
• /
• pp.104-112
• /
• 2012

In this paper a new method for the design of a simple PI controller is presented and it has been applied in the control of a Boost based PFC rectifier. The Strength Pareto evolutionary algorithm, which is based on the Pareto Optimality concept, used in Game theory literature is implemented as a multi-objective optimization approach to gain a good transient response and a high quality input current. In the proposed method, the input current harmonics and the dynamic response have been assumed as objective functions, while the PI controller's gains of the PFC rectifier (Kpi, Tpi) are design variables. The proposed algorithm generates a set of optimal gains called a Pareto Set corresponding to a Pareto Front, which is a set of optimal results for the objective functions. All of the Pareto Front points are optimum, but according to the design priority objective function, each one can be selected. Simulation and experimental results are presented to prove the superiority of the proposed design methodology over other methods.