Integrated switched reluctance motor drive as an electric vehicle battery charger is presented in this paper. The SRM, which is used as the traction power in the driving mode, is used in the charge circuit to improve the power factor of charging system. The charging circuit can share the power switches of the asymmetric converter and phase windings of SRM to charge the battery, and can reduce the size and cost of the system in the plug-in system. To keep the rotor at standstill, zero torque control method is proposed. Since the inductances of the SRM windings are not same at any stop position, the charger controller controls the reference current to satisfy the total charging current with PFC and zero torque condition. A novel cubic equation method is proposed as a current reference distributor of the charging controller. Simulations are performed by MATLAB software and results satisfy the Effectiveness of proposed battery charging system.
본 연구는 밸리-필 정류기를 이용한 전류 THD 개선 방법을 제시한다. 제안된 회로는 밸리-필 정류기와 부스팅 인덕터를 결합한 구조를 가지며, AC/DC 변환과 PFC를 동시에 수행한다. PWM 스위칭에 따른 부스팅 효과로 입력전류를 제어하여 밸리-필 정류기의 특성을 개선한다. 이 결과는 낮은 전류 THD를 보장한다. 동작 모드와 전류 THD를 분석하고, 최적 부스팅 인덕터를 결정한다. 밸리-필 정류기와 부스팅 인덕터를 채용한 100[W] AC/DC 컨버터를 제작하였고, 시뮬레이션과 실험으로 제안된 방법의 타당성을 검증하였다.
최근 개발 및 출시되고 있는 전기자동차(EV) 충전시스템은 3상 AC전원을 입력받아 입력역률개선과 고효율 AC/DC변환을 위한 Interleaved PFC컨버터, Bridgeless PFC컨버터, 3-Level 비엔나정류기(VIENNEA Rectifier) 등의 Topology가 사용되고 있으며, 변환된 DC전압을 입력받아 배터리를 충전하기 위한 절연된 고주파 DC/DC컨버터로 LLC 공진컨버터, 3레벨 컨버터 등이 사용되어 사이즈저감 및 경량화를 꾀하고 있다. 본 논문은 기존 입력역률 개선을 위한 PFC 컨버터와 배터리 충전을 위한 절연형 DC/DC 컨버터 2단으로 구성되어진 충전시스템 대신에 사이즈저감 및 효율개선 그리고 넓은 범위의 출력전압제어(200Vdc~430Vdc)에 대응 할 수 있도록 '단일전력단 3레벨 하이브리드 AC/DC 컨버터'를 제안하였고, 2kW 시제품을 제작하여 실험을 통해 적용 가능성을 입증하였다.
본 논문에서는 고역률을 가지고 영전압 스위칭으로 동작되는 새로운 단일 전력단 고주파 공진 인버터 링크형 DC-DC 컨버터 회로에 관하여 기술하고 있다. 제안된 토폴로지는 역률 교정기로써 하프 브리지형 부스트 컨버터와 하프 브리지 고주파 공진 컨버터를 단일 전력단으로 일체화 시켰다. 역률 보상용 부스트 컨버터의 부스트 인덕터 전류를 가변 스위칭 주파수와 일정 듀티비를 가지고 불연속 전류 모드(DCM)로 동작시킴으로써 부가적인 입력 전류제어기 없이 높은 입력 역률을 얻을 수 있다. 또 제안한 토폴로지의 이론해석을 무차원화 파라미터를 도입하여 범용성 있게 하여 회로 설계 전단계에서 필요한 특성값을 도식적으로 표현하다. 첨가해, 제안한 토폴로지의 상용화 가능성과 이론해석의 정당성을 입증하기 위해 스위칭 소자로 Power-MOSFET IRF 740을 제안회로 토폴로지의 스위칭 소자로 채용해 실험 장치를 구성하여 검토를 행하였다. 제안된 컨버터는 향후 통신용 DC/DC 컨버터의 전원장치, 방전등용 진원장치 등의 전원시스템에 유용히 사용될 것으로 사료된다.
본 논문에서는 외부 이그니터가 없는 간단한 고효율 안정기를 만들기 위해 커플 인덕터와 주파수가변. 동기 정류기를 이용한 하프 브리지 방식의 안정기를 제안한다. 램프 점등시 고압을 발생시키기 위해 벅 컨버터 내부의 LC 공진이 사용되었고, 정상상태의 리플을 줄이기 위해 커플 인덕터가 사용되었다. DC/DC컨버터로는 동기형 벅 컨버터가 사용되었다. 안정기의 효율을 높이기 위해 가변 주파수 방식을 제안하였다. 이 방식은 순환 전류와 정전력 동작 하에서 MOSFET 스위치의 턴 오프 손실을 감소 시켜 고정 주파수 방식에 비해 안정기 효율을 약 4$\%$ 향상 시킨다. 회로 구성은 PFC와 안정기 2단으로 구성된다 결과는 실험을 통하여 검증된다.
This study develops a digital control scheme with power factor correction for a front-end converter in an electric vehicle battery charger. The front-end converter acts as the boost-type switching-mode rectifier. The converter assumes the two roles of the battery charger, which include power factor control and robust charging performance. The proposed control scheme consists of a charging control algorithm and a grid current control algorithm. The scheme aims to obtain unity input power factor and robust performance. Based on the linear average model of the converter, a constant-current constant-voltage charging control algorithm that passes through only one proportional-integral controller and a current feed-forward path is proposed. In the current control algorithm, we utilized a second band pass filter, a single-phase phase-locked loop technique, and a duty-ratio feed-forward term to control the grid current to be in phase with the grid voltage and achieve pure sinusoidal waveform. Simulations and experiments were conducted to verify the effectiveness of the proposed control scheme, both simulations and experiments.
The resonant converters cause the high voltage stress according to the input voltage, which increases the conduction loss in converter power switches. The topology of LLC half bridge resonant converter provides ZVS characteristic and also the stress of voltage and current is not higher than that of the general resonant converters. So we can expect the higher efficiency. In this paper, the LLC resonant converter is designed for the notebook computer adapter. In the adapter design, we should consider the weight, the size and overheat of the adapter. Thus the higher efficiency is an essential particular. First of all, the optimal design of transformer is the most important facts. Some parameters should be considered in order to get the highest efficiency. The adapter is designed through the considering of these parameters including the PFC circuit of the pre-regulator. It converts AC line input into about $400V_{DC}$ Link voltage of the LLC converter input and the converter has $16V_{DC}/90W$ ratings. The efficiency measured is about up to 92%.
In this paper a single-stage single-phase differential type isolated AC-DC converter is proposed. This converter eliminates the requirement to use bulky electrolytic capacitor from the system and at the same time provides DC charging by employing the AC Power Decoupling waveform control method. All the switches of the converter achieve ZVS turn on during half line cycle and all diodes achieve ZCS turn off during entire line cycle. A conventional controller is implemented for PFC control and output regulation, whereas a power decoupling controller is added to compensate $2^{nd}$ harmonic ripple power. In addition, an interleaving technique is applied to increase the power range of the converter and reduce the input inductor size. In the end simulation verification is performed and results are obtained for 6.6KW.
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.
The resonant converters cause the high voltage stress according to the input voltage, which increases the conduction loss in converter power switches. The topology of LLC half bridge resonant converter provides ZVS characteristic and also the stress of voltage and current is smaller than that of the general resonant converters. So we can expect the higher efficiency. In this paper, the LLC resonant converter is designed for slim adapter. In the adapter design, we should consider the weight, the size and overheat of the adapter. Thus the optimal design of transformer is the most important facts. Some parameters should be considered in order to get the highest efficiency. The LLC resonant converter input is 390VDC Link voltage of PFC and the output has 16VDC/90W ratings. The efficiency measured is about up to 93%.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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