The Transactions of the Korean Institute of Power Electronics
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v.14
no.1
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pp.72-81
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2009
This paper presents quasi-resonant type high power factor ac power supply for atmospheric pressure plasma cleaning system adopting three phase PFC boost converter and it's control method. The presented ac power supply consists of single phase H-bridge inverter, step-up transformer for generating high voltage and three phase PFC boost converter for high power factor on source utility. Unlikely to the traditional LC resonant converter, the propose one has an inductor inside only. A single resonant takes place through the inside inductor and the capacitor from the plasma load modeled into two series capacitor and one resistance. The quasi-resonant can be achieved by cutting the switching signal when the load current decrease to zero. To obtain power control ability, the propose converter controlled by two control schemes. One is the changing output pulse period scheme in the manner of PFM(Pulse Frequency Modulation) control. On the other, to provide more higher power to load, the DC rail voltage is directly controlled by the 3-phase PFC boost converter. The significant merits of the proposed converter are the uniform power providing capability for high quality plasma generation and low reactive power in AC and DC side. The proposed work is verified through digital simulation and experimental implementation.
In this study, scaled model tests were performed on blasting demolition of reinforced concrete structures and the experimental results were analyzed in comparison with the results of numerical analysis. The tests were designed to induce a progressive collapse, and physical properties of the scaled model were determined using scale factors obtained ken dimension analysis. The scaled model structure was made of a mixture of plaster, sand and water at the ratio determined to yield the best scaled-down strength. Lead wire was used as a substitute for reinforcing bars. The scaled length was at the ratio of 1/10. Selecting the material and scaled factors was aimed at obtaining appropriately scaled-down strength. PFC2D (Particle Flow Code 2-Dimension) employing DEM (Distinct Element Method) was used for the numerical analysis. Blasting demolition of scaled 3-D plain concrete laymen structure was filmed and compared to results of numerical simulation. Despite the limits of 2-D simulation the resulting demolition behaviors were similar to each other. Based on the above experimental results in combination with bending test results of RC beam, numerical analysis was carried out to determine the blasting sequence and delay times. Scaled model test of RC structure resulted in remarkably similar collapse with the numerical results up to 900㎳ (mili-second).
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.
The Transactions of the Korean Institute of Electrical Engineers P
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v.65
no.4
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pp.285-291
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2016
A light-emitting diode (LED) has been increasingly applied to various industrial fields and general lightings because of its high efficiency, low power consumption, environment-friendly characteristic and long lifetime. To drive the LED lighting, a power converter with the constant output current is needed. Among many power converters, the flyback converter is chosen by many converter designers due to high power density, structural simplicity, and miniaturization. In this converter, an electrolytic capacitor is generally chosen for the stabilization of the DC voltage because of having the large capacitance and the low price. However, the disadvantages are the short expected life time and 120Hz ripple currents on the converter output node. In this paper, a single-stage dimmable PFC DCM flyback converter without the electrolytic capacitor is proposed to prolong the lifetime of the LED driver. For the long lifetime of the converter, the polyester film capacitor with the small capacitance is substituted for the electrolytic capacitor on the output node and an LC resonant filter is added to damp 120Hz ripple current. The proposed converter is verified through the simulation and the experimental works.
Kim, Seong-Ju;Kim, Young-Seok;Kim, Choon-Taek;Lee, Joon-Min;La, Jae-Du
Journal of Electrical Engineering and Technology
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v.10
no.5
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pp.2031-2039
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2015
In the LED lighting industry, the dimming function in the LED lamp is required by demands of many consumers. To drive this LED lighting, various types of power converters have been applied. Among them, an LLC resonant converter could be applied for high power LED lighting because of its high efficiency and high power density, etc. The function of power factor correction (PFC) might be added to it. In this paper, a dimmable single-stage asymmetrical LLC resonant converter is proposed. The proposed converter performs both input-current harmonics reduction and PFC using the discontinuous conduction mode (DCM). Also, the lower voltage stress across switching devices as well as the zero voltage switching (ZVS) in switching devices is realized by the proposed topology. It can reduce cost and has high efficiency of the driver. In addition, the regulation of the output power by variable switching frequency can vary the brightness of a light. In the proposed converter, one of the attractive advantages doesn’t need any extra control circuits for the dimming function. To verify the performance of the proposed converter, simulation and experimental results from a 300W prototype are provided.
Kim, Choon-Taek;Kim, Seong-Ju;La, Jae-Du;Kim, Young-Seok
The Transactions of The Korean Institute of Electrical Engineers
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v.62
no.8
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pp.1101-1107
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2013
A light emitting diodes(LED) lighting has been increasingly used due to its low power consumption, long life time, high efficiency, and environment friendly characteristics. Also various power converters has been applied to drive these LED lighting. Among many power converters, a LLC resonant converter could be applied for LED lighting because of its high efficiency and high power density. Furthermore, the function of power factor correction(PFC) might be added. In this paper, 1-stage asymmetrical LLC resonant converter is proposed. The proposed converter performs both input-current harmonics reduction and PFC using the discontinuous conduction mode(DCM). The proposed 1-stage LLC resonant converter approach has the lower voltage stress across switching devices and achieve the zero voltage switching(ZVS) in switching devices. To verify the performance of the proposed converter, simulation and experimental results from a 300[W] prototype are provided.
Three points bending flexural test was modeled numerically to study the crack propagation in the pre-cracked beams. The pre-existing edge cracks in the beam models were considered to investigate the crack propagation and coalescence paths within the modeled samples. The effects of particle size on the single edge-notched round bar in bending test were considered too. The results show that Failure pattern is constant by increasing the ball diameter. Tensile cracks are dominant mode of failure. These crack initiates from notch tip, propagate parallel to loading axis and coalescence with upper model boundary. Number of cracks increase by decreasing the ball diameter. Also, tensile fracture toughness was decreased with increasing the particle size. In the present study, the influences of particles sizes on the cracks propagations and coalescences in the brittle materials such as rocks and concretes are numerically analyzed by using a three dimensional particle flow code (PFC3D). These analyses improve the understanding of the stability of rocks and concretes structures such as rock slopes, tunnel constructions and underground openings.
The Transactions of The Korean Institute of Electrical Engineers
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v.65
no.4
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pp.586-592
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2016
The current control of Continuous Conduction Mode(CCM) can be implemented by several methods: peak current control; average current control; and hysteresis control. Among these methods, the hysteresis current control is popularly applied in various converter applications because of its simplicity of implementation, fast current control response and inherent peak current limiting capability. However, a current controller with conventional hysteresis band which multiplies the current reference has the disadvantage that the modulation frequency varies in one cycle of the input voltage and, as a result, generates high switching frequency in the low input voltage section. Also it is complicated to design the input filter due to varying switching frequency. This paper proposed an optimum hysteresis-band current control method where the band is generated by using both multiplication method and sum method to maintain the modulation frequency to be nearly constant. This approach can solve the high switching frequency in the low input voltage section, and achieve easy design of input filter. The performance of the proposed converter is verified with the simulation and the experimental works.
The compound active clamp zero voltage soft switching (CACZVS) three-phase power factor correction (PFC) converter has many advantages, such as high efficiency, high power factor, bi-directional energy flow, and soft switching of all the switches. Triple closed-loop PI controllers are used for the three-phase power factor correction converter. The control objectives of the converter include a fast transient response, high accuracy, and unity power factor. There are six parameters of the controllers that need to be tuned in order to obtain multi-objective optimization. However, six of the parameters are mutually dependent for the objectives. This is beyond the scope of the traditional experience based PI parameters tuning method. In this paper, an improved chaotic particle swarm optimization (CPSO) method has been proposed to optimize the controller parameters. In the proposed method, multi-dimensional chaotic sequences generated by spatiotemporal chaos map are used as initial particles to get a better initial distribution and to avoid local minimums. Pareto optimal solutions are also used to avoid the weight selection difficulty of the multi-objectives. Simulation and experiment results show the effectiveness and superiority of the proposed method.
A novel pseudo-continuous conduction mode (PCCM) voltage-fed single-stage power factor correction (PFC) full-bridge battery charger is proposed in this paper. By connecting a freewheeling transistor in parallel with an input inductor, the PFC cell can operate in the PCCM with a constant duty ratio. Thus, the dc/dc stage can be designed using this constant duty ratio and the restriction on the duty ratio of the PFC cell is eliminated. As a result, the input current distortion is less and the dc bus voltage becomes controllable over the wide output power range of the battery charger. Moreover, the operation principle of the dc/dc stage is designed to be similar to that of a conventional phase-shifted full-bridge converter. Therefore, it is easy to implement. In this paper, the operation of the new converter is explained, and the design considerations of the controller and key parameters are presented. Simulation and experimental results obtained from a 1 kW prototype are given to confirm the operation of the proposed converter.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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