This paper presents a new isolated soft-switching bidirectional buck-boost inverter for fuel cell applications. The buck-boost inverter combines an isolated DC-DC converter with a conventional inverter to implement buck-boost DC-DC and DC-AC conversion. The main switches achieve zero voltage switching and zero current switching by using a novel synchronous switching SVPWM and the volume of the transformer in the forward and fly-back mode is also minimized. This inverter is suitable for wide input voltage applications due to its high efficiency under all conditions. An active clamping circuit reduces the switch's spike voltage and regenerates the energy stored in the leakage inductance of the transformer; therefore, the overall efficiency is improved. This paper presents the operating principle, a theoretical analysis and design guidelines. Simulation and experimental results have validated the characteristics of the buck-boost inverter.
We are interested in this paper on the control of an electromechanical system consisting of a doubly-fed induction generator(DFIG), driven by a prime mover that can supply or extract mechanical power, e.g., a flywheel inertia, and an induction motor(IM). The stator of the Induction machine is connected to the stator of the generator whose rotor voltage is regulated by a bidirectional converter. The main interest of this configuration is that it permits a bidirectional power flow between the motor, which may operate in regenerative mode, and the generator We propose a passivity-based controller to regulate the motor mechanical speed. Since this kind of controllers achieve stabilization via energy balancing, regulation of the power flow in the system is naturally incorporated. Simulation results are presented to illustrate the main points of our paper.
The proposed dc-dc convertor for a battery energy storage system(BESS) can reduce the power rating and bidirectional power flow. This system consist soft-switching bidirectional dc-dc converter so it can reduce the energy loss when charging and discharging mode. Thus it can achieve high efficiency. Also, overall system utilizes the voltage compensation circuit. It is composed of small size and low cost due to reducing the power rating. In this paper, we proposed system about verified by simulation.
모터제어장치(MCU)는 높은 전압을 공급하기 위해 인버터 앞 단에 승압용 컨버터를 사용한다. 승압 컨버터는 높은 출력전압을 생성하기 때문에 내압이 높은 출력 커패시터가 필요하여 커패시터의 비용이 증가하게 된다. 이를 해결하기 위해 출력 커패시터의 작동 전압을 낮출 수 있는 승압 컨버터 구조를 제시한다. 제안된 컨버터의 기본 특성은 기존의 부스트 컨버터와 유사하며, 출력 커패시터와 입력 배터리를 직렬로 연결하는 출력 단자의 구조적 차이가 있다. 이러한 출력단 회로 구조에 의해 출력 커패시터의 동작 전압은 기존 승압 컨버터 보다 낮아진다. 이론적 분석, 시뮬레이션, 실험을 통해 기존 부스트 컨버터와 비교하고 타당성과 성능을 검증한다.
This paper describes the performance comparison results for current controller of a single-phase PFC converter with 1-switch voltage doubler strategy for single-phase double-conversion UPS(Uninterruptible Power Supply). A single-phase PFC converter with 1-switch voltage doubler strategy needs a diode bridge and one bidirectional active switch. Thus it is possible to reduce the material cost. However, the study results of current controller design and comparison of current control method has not been known after the converter circuit was proposed. For the performance comparison of current control, single-phase 3 kVA double-conversion UPS was tested. The performance of PI and PR current controller is experimentally confirmed with followings - input current reference tracking, input power factor correction and input current THD suppression.
본 논문은 5KW급의 SOFC와 저전압 배터리를 복합전원으로 하는 10KW급 독립형 연료전지발전시스템의 전력변환장치의 개발에 관한 것이다. 이를 위한 전격변환장치는 연료전지로부터의 저전압을 상승시키기 위한 고주파 DC-DC 컨버터 및 이를 안정된 교류전원으로 변환하기 위한 DC-AC 인버터 그리고 저전압 배터리를 충$.$방전하기 위한 양방향 DC-DC 컨버터로 구성된다. 미국 에너지부 및 IEEE가 주최한 "2003 International Future Energy Challenge Competition"에서 제시한 90%이상의 효율과 $40/KW 이하의 양산가등의 사양을 목표로 개발된 본 전력변환장치에 대한 토폴로지, 주요 부품의 설계 및 제어방식에 관하여 기술하고 실험결과를 제시한다.험결과를 제시한다.
This paper proposes a fault tolerant and high efficiency operation algorithm for a 4 LEG DC/DC converter for a battery energy storage system(BESS) forming a main power source in a standalone DC micro grid. The BESS for the main power supply in the stand-alone DC micro-grid is required to operate at high speed according to fault tolerant control and load by operating at all times. Fault-tolerance control changes the short-circuit fault to an open-circuit fault by using a fuse in case of leg fault in 4 legs, and operates stably through phase shift control. In addition, considering the loss of the power semiconductor, the number of LEG operation is adjusted to operate at high efficiency in the full load region. In this paper, fault tolerant control and high efficiency operation algorithm of DC/DC converter for BESS in standalone DC micro grid is presented and it is proved through simulation and experiment.
This study proposes a new pulse-width modulation switching pattern for the low conduction loss of a three-level neutral point clamped (NPC)-based dual-active bridge (DAB) converter. The operational principle for a bidirectional power conversion is a phase-shift modulation. The conventional switching method of the three-level NPC-based DAB converter shows a symmetric switching pattern. This method has a disadvantage of high root-mean-square (RMS) value of the coupling inductor current, which leads to high conduction loss. The proposed switching method shows an asymmetrical pattern, which can reduce the RMS value of the inductor current with lower conduction loss than that of the conventional method. The performance of the proposed asymmetrical switching method is theoretically analyzed and practically verified using simulation and experiment.
In this paper, a power loss analysis technique of a high-frequency transformer of a bidirectional DAB (Dual Active Bridge) converter is reported. To miniaturize the transformer of the dual active bridge converter, a resonant inductor was designed with an air gap included low-coupled rate state core to combine leakage inductor with the resonant inductor which is required for soft-switching. In this paper, leakage inductance and magnetizing inductance, core material, type of winding and winding method are included in the dual active bridge transformer loss analysis process to enable optimal design at the initial design stage. Transformer loss analysis for dual active bridge with a switching frequency of 200 kHz and maximum output of 5 kW was executed, and elements necessary for design based on the number of turns on the primary side were graphed while maintaining the transformer turns ratio and window area. In particular, it was possible to determine the optimal number of turns and thickness of the transformer, and ultimately, the total loss of the transformer could be estimated.
In this study, a single-stage, four-phase, interleaved, totem-pole AC-DC converter is proposed for a super-fast charger station that requires high power, a wide voltage range, and bidirectional operation capabilities and adopts various types of electric transport vehicles. The proposed topology is based on current-fed push-pull dual active bridge converter combined with the totem-pole operation. Owing to the four-phase interleaving effect, the bridge on the grid side can switch at 0.25, 0.5, and 0.75 to achieve a ripple-free grid current. The input filter can be removed theoretically. Switching methods for the duty of the secondary-side duty cycle are proposed, and they correspond to the primary duty cycle for reducing the circulating power and handling the total harmonic distortion. Therefore, the converter can operate under a wide voltage range. Experimental results from a 7.5 kW prototype are used to validate the proposed concept.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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