This study proposes a novel zero voltage transition (ZVT) pulse width modulation (PWM) DC-DC interleaved boost converter with an active snubber cell. All the semiconductor devices in the converter turn on and off with soft switching to reduce the switching power losses and improve the overall efficiency. Through the interleaved approach, the current stresses of the main devices and the ripple of the output voltage and input current are reduced. The main switches turn on with ZVT and turn off with zero voltage switching (ZVS). The auxiliary switch turns on with zero current switching (ZCS) and turns off with ZVS. In addition, the snubber cell does not create additional current or voltage stress on the main switches and main diodes. The proposed converter can smoothly achieve soft switching characteristics even under light load conditions. The theoretical analysis and operating stages of the proposed converter are made for the D > 50% and D < 50% modes. Finally, a prototype of the proposed converter is implemented, and the experimental results are given in detail for 500 W and 50 kHz. The overall efficiency of the proposed converter reached 95.5% at nominal output power.
The analysis of the switch status of each unit module of a cascaded multi-level inverter reveals that the working condition of the switch of a chopper arm causes unnecessary switching under the conventional unipolar sinusoidal pulse width modulation (SPWM). With an increase in the number of cascaded multilevel inverters, the superposition of unnecessary switching gradually occurs. In this work, we propose an improved SPWM strategy to reduce switching in cascaded multilevel inverters. Specifically, we analyze the switch state of the switch tube of a chopper arm of an H-bridge unit. The redundant switch is then removed, thereby reducing the switching frequency. Unlike the conventional unipolar SPWM technique, the improved SPWM method greatly reduces switching without altering the output quality of inverters. The conventional unipolar SPWM technique and the proposed method are applied to a five-level inverter. Simulation results show the superiority of the proposed strategy. Finally, a prototype is built in the laboratory. Experimental results verify the correctness of the proposed modulation strategy.
KIEE International Transaction on Electrical Machinery and Energy Conversion Systems
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v.12B
no.1
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pp.37-43
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2002
This paper proposes a new zero-current switching (ZCS) pulse-width modulation (PWM) switch cell that has no additional conduction loss of the main switch. In this cell, the main switch and the auxiliary switch turn on and turn off under zero current condition. The diodes commutate softly and the reverse recovery problems are alleviated. The conduction loss and the current stress of the main switch are minimized, since the resonating current for the soft switching does not flow through the main switch. Based on the proposed ZCS PWM switch cell, a new family of dc to dc PWM converters is derived. The new family of ZCS PWM converters is suitable for the high power applications employing IGBTs. Among the new family of dc to dc PWM converters, a boost converter was taken as an example and has been analyzed. Design guidelines with a design example are described and verified by experimental results from the 2.5㎾ prototype boost converter operating at 40KHz.
The development of a fast, accurate, and inexpensive position-controlled pneumatic actuator that may be applied to various practical positioning applications with various external loads is described in this paper. A novel modified pulse-width modulation (MPWM) valve pulsing algorithm allows on/off solenoid valves to be used in place of costly servo valves. A comparison between the system response of the standard PWM technique and that of the modified PWM technique shows that the performance of the proposed technique was significantly increased. A state-feedback controller with position, velocity and acceleration feedback was successfully implemented as a continuous controller. A switching algorithm for control parameters using a learning vector quantization neural network (LVQNN) has newly proposed, which classifies the external load of the pneumatic actuator. The effectiveness of this proposed control algorithm with smooth switching control has been demonstrated through experiments with various external loads.
This paper proposes a new zero-current switching (ZCS) pulse-width modulation (PWM) switch cell that has no additional conduction loss of the main switch. In this cell, the main switch and the auxiliary switch turn on and turn off under zero current condition. The diodes commutate softly and the reverse recovery problems are alleviated. The conduction loss and the current stress of the main switch are minimized, since the resonating current stress of the main switch are minimized, since the resonating current for the soft switching does not flow through the main switch. Based on the proposed ZCS PWM switch cell, a new family of DC to DC PWM converters is derived. The new family of ZCS PWM converters is suitable for the high power applications employing IGBTs. Among the new family of DC to DB PWM converters, a boost converter was taken as an example and has been analyzed. Design guidelines with a design example are described and verified by experimental results from the 2.5 kW prototype converter operating at 40 kHz.
This Paper proposes a novel sinusoidal converter which improves input power factor and input current waveform without any complicated switching modulation such as a pulse width modulation or a complicated feed-back control. It is composed of a full bridge diode, a pair of capacitors, a pair of inductors and a pair of switching devices. The configuration and control strategy are both simple however, the sinusoidal converter effectively reduces reactive power and hamonics included in a input line current. Excellent behavior of the proposed converter is verified by theoretical analysis and experimental results.
This paper presents a study on the use of improved space-vector modulation of VSI employing only four switches, four body diodes. Different switching sequence strategy for vector control for inverter fault mode are described. The influence of different switching patterns at same modulation index and improved PWM method is proposed. The proposed PWM is compared with conventional PWM. Simulation and experimental results are presented.
Journal of the Institute of Electronics Engineers of Korea SC
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v.38
no.1
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pp.53-60
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2001
In many applications of power electronics, high frequency resonant inverters are used, and the PAM(Pulse Amplitude Modulation), PFM(Pulse Frequency Modulation) or PWM(Pulse Width Modulation) techniques are used to control the output power of resonant inverters. And the resonant inverters have to control the output frequency for the reliable operation under the variable load conditions. In this paper, a new switching scheme is proposed as a PWM control of resonant inverters. With the proposed method, it can be obtained that optimum resonant frequency and unity output displacement factor under the variable resonant frequency adaptively. The detail algorithm or the proposed PWM switching scheme and its output characteristics are discussed. And the veridity of the proposed method is confirmed with the experimental results.
The inverter is an essential part of permanent magnet synchronous motor (PMSM) drive systems. The performance of an inverter is greatly influenced by its modulation strategy. Using a proper management of modulation strategies can guarantee high performance from a PMSM under various speed conditions. Switching between modulations is a pivotal technique that determines the performance of a PMSM. Most works on hybrid methods focus on two-level induction motors drive systems. In this paper, in order to improve the performance of PMSMs under various speed conditions, a hybrid method of a pulse width modulation (PWM) control scheme based on a neutral-point-clamped (NPC) three level topology was proposed. This hybrid PWM modulation comprised space vector PWM (SVPWM) and selective harmonic elimination PWM (SHEPWM). Under low speed conditions, the SVPWM is employed to cause the PMSM to start smoothly, and to obtain a rapid response from the control system. Under high speed conditions, the SHEPWM is employed to reduce the switching frequency and to eliminate particular current harmonics. Moreover, the harmonic characteristics of different modulations are analyzed to obtain a smooth transition between the SHEPWM and the SVPWM. Experimental and simulation results indicated the effectiveness of the proposed control method.
In this paper, a novel type of auxiliary active snubbingcircuit assisted quasi-resonant soft-switching pulse width modulation inverter is proposed for consumer induction heating equipments. The operation principle of this high frequency inverter is described using switching modes and equivalent circuits. This newly developed series resonant high frequency inverter can regulate its high frequency output AC power under a principle of constant frequency active edge resonant soft- switching commutation by asymmetrical PWM control system. The high frequency power regulation and actual power conversion efficiency characteristics of consumer induction heating (IH) products using the proposed soft-switching pulse width modulation (PWM) series load resonant high frequency inverter evaluated. The practical effectiveness and operating performance of high frequency inverter are discussion on the basis of simulation and experimental results as compared with the conventional soft-switching high frequency inverter.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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