Recently the power supply equipments have tendency to take multiple feedback loop paths. In this paper, the state space averaging technique is applied for the analysis of flyback type current mode control circuit. We made real converter for the gurantee of stable output characteristic and proper design of feedback circuit. The validity of proposed method is verified from test results. The improvement of stability is confirmed by sinusoidal signal injection method with isolated transformer. It is known that phase margin is sufficient and gain crossover frequency $f_c$, is nearly 1/5 of switching frequency $f_s$, from the experimental result with frequency response analyzer.
In this paper a DSP based control scheme for the interleaved boost converter is presented. The mathematical model for the interleaved boost converter operating in a continuous inductor current mode is developed. A state-space averaging technique is used for modeling the converter system. A fixed frequency sliding mode controller is designed to ensure current distribution between the two converter modules and to achieve the load voltage regulation simultaneously. Necessary and sufficient conditions, using variable structure theory, are derived for the sliding mode to exist. The range of sliding mode controller coefficients is also determined. The designed controller capability, load distribution among the individual boost cells and load voltage regulation against source and load disturbances, are demonstrated through PSIM simulation results. A real-time controller based on ADMC401 DSP is developed. Experimental results are provided to validate the proposed control scheme.
Recently, the power supply equipments have tendency to take multiple feedback loop paths. In this paper, the state space averaging technique is applied for the analysis of flyback type current mode control circuit. We made real converter for the gurantee of stable output characteristic and proper design of feedback circuit. The validity of proposed method is verified from test results. The improvement of stability is confirmed by sinusoidal signal injection method with isolated transformer. It is known that phase margin is sufficient and gain crossover frequency $f_c$ is nearly 1/5 of switching frequency $f_s$ from the experimental result with frequency response analyzer.
Journal of the Korean Institute of Illuminating and Electrical Installation Engineers
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v.17
no.1
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pp.116-123
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2003
In this paper, interleaved boost converter is applied as a pre-regulator in switched mode power supply. The pre-regulator plays a role to improve power factor. Interleaved Boost Power Factor Corrector(IBPFC) can reduce input current ripple as a single voltage control loop only without inner current loop, because input current is divided each 50% by two switching devices. Each converter cell is also operated in discontinuous current mode and inductor current of each converter is discontinuous. Total input current which is composed by each converter cell is continuous current. Thus, IBPFC is able to improve input current ripple. IBPFC operating in discontinuous current mode can be classified as six modes from switching state and be carried out state space averaging small signal modeling. A control transfer function is obtained according to the modeling. Single voltage control loop is also constructed by the control transfer function. From experimental result, improvement of power factor and input current ripple are verified.
Three-phase pulse width modulation (PWM) rectifiers are usually designed under the assumption of ideal ac power supply and input inductance. However, non-ideal circuit parameters may lead to a voltage collapse of PWM rectifiers. This paper investigates the mechanism of voltage collapse in three-phase PWM rectifiers. An analytical stability boundary expression is derived by analyzing the equilibrium point of the averaging state space model, which can not only accurately locate the voltage collapse boundary in the circuit parameter domain, but also reveal the essential characteristic of the voltage collapse. Results are obtained and compared with those of the trial-error method and the Jacobian method. Based on the analysis results, the system parameters can be divided into two categories. One of these categories affects the critical point, and other affects only the instability process. Furthermore, an effective control strategy is proposed to prevent a vulnerable system from being driven into the instability region. The analysis results are verified by the experiments.
Park, Han-Eol;Kim, Eun-Seok;Kim, Soo-Seok;Song, Joong-Ho
The Transactions of the Korean Institute of Power Electronics
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v.13
no.1
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pp.1-8
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2008
A dynamic model for II-SEPIC(Isolated Inverse-SEPIC) is developed based on the state-space averaging method and its control characteristics are investigated in this paper. Equations for circuit design of II-SEPIC are derived through steady state analysis and the resulted circuit parameters are used in the consequent simulation and experiment works. A structure of control system is devised to obtain better control performance. In order to verify validity and effectiveness of the design equations and dynamic model derived, dynamic control responses of II-SEPIC system against line and load variation are illustrated in both simulation and experiment.
Choi J. Y.;Yu G. J.;Lee D. G.;Lee K. O.;Jung Y. S.;Kim K. H.
Proceedings of the KIPE Conference
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2001.12a
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pp.109-114
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2001
Photovoltaic systems normally use a maximum power point tracking (MPPT) technique to continuously deliver the highest possible power to the load when variations in the insolation and temperature occur. A simple method of tracking the maximum power points (MPPs) and forcing the boost converter system to operate close to these points is presented through deriving small-signal model and transfer function of boost converter. This paper aims at modeling boost converter including equivalent series resistance of input reservoir capacitor by state-space-averaging method. In the future, properly designed controller for compensation will be constructed for maximum photovoltaic power tracking control.
The Transactions of the Korean Institute of Power Electronics
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v.19
no.5
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pp.422-430
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2014
This study proposes a small-signal model and control design for a two-stage DC-DC-AC converter to investigate its dynamic characteristics in relation to battery energy storage system. When the circuit analysis of the two-stage DC-DC-AC converter is attempted simultaneously, the mathematical procedure of deriving the dynamic equation is complex and difficult. The main idea of modeling the two-stage DC-DC-AC converter states that this topology is separated into a bidirectional DC-DC converter and a single-phase inverter with an equivalent current source corresponding to that of the inverter or converter. The dynamic equations for the separated converter and inverter are then derived using the state-space averaging technique. The procedures of building the small-signal model of the two-stage DC-DC-AC converter are described in detail. Based on the derived small-signal model, the individual controllers are designed through a frequency-domain analysis. The simulation and experimental results verify the validity of the proposed modeling approach and controller design.
Due to the wide use of electronic products, digitally controlled DC-DC converters are attracting more and more attention in recent years. However, digital control strategies may introduce undesirable Limit Cycle Oscillation (LCO) due to quantization effects in the Analog-to-Digital Converter (ADC) and Digital Pulse Width Modulator (DPWM). This results in decreases in the quality of the output voltage and the efficiency of the system. Meanwhile, even if the resolution of the DPWM is finer than that of the ADC, LCO may still exist due to improper parameters of the digital compensator. In order to discover how LCO is generated, the state space averaging model is applied to derive equilibrium equations of a digital PID controlled DC-DC converter in this paper. Furthermore, the influences of the parameters of the digital PID compensator, and the resolutions of the ADC and DPWM on LCO are studied in detail. The amplitude together with the period of LCO as well as the corresponding PID parameters are obtained. Finally, MATLAB/Simulink simulations and FPGA verifications are carried out and no-LCO conditions are obtained.
배터리를 사용하는 하이브리드 시스템의 확장으로 인하여 2차 전지를 활용할 수 있는 양방향 컨버터의 사용이 증가하고 이에 대한 연구의 필요성 또한 증가하고 있다. 기존 비절연형 단방향 컨버터는 인덕터의 전류와 부하단 캐패시터의 전압을 변수로 지정하고 고정 전원과 고정부하를 대입하여 모델링에 적용했지만, 실제 사용되는 양방향 컨버터의 동작과는 차이가 있다. 또한 이상적인 전원과는 달리 배터리의 단자전압은 SOC 및 충방전 상태에 따라 전압 변동이 일어나고 컨버터의 스위칭 동작에 의해 전압 리플이 발생하기 때문에 제어기를 설계하기 위해서는 이를 반영하여 해석하는 것이 필요하다. 본 논문에서는 비절연형 양방향 컨버터의 양쪽에 부착된 캐패시터가 모두 변수로 적용된 전달함수와 이를 이용하여 설계된 제어기를 제안한다. 컨버터 모델링에 State-Space Averaging 방법을 사용하여 양방향 컨버터의 소신호 분석을 하였고, 충전 모드와 방전 모드 일때 전달함수를 각각 구하였다. 앞서 구한 전달함수를 이용하여 pole/zero 분석을 통해 PI 제어기 설계를 하였고, 주파수 분석을 통해 안정성을 확인하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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