This paper presents an interleaving scheme for parallel-connected power systems to reduce the DC-link current ripple. A paralleled generator system generates current ripple by the Pulse Width Modulation (PWM) of each generator side converter. The current ripple in the DC-link degrades the efficiency of the whole generator system and decreases the lifetime of the DC-link capacitors. To mitigate these issues, the expression of the DC-link current is derived by a double-integral Fourier analysis while considering the modulation schemes. Optimized interleaving angles for the parallel generator system are obtained based on an analysis to minimize the dominant current harmonics component. Finally, the proposed interleaving scheme reduces the RMS value of the DC-link current ripple. Simulation and experimental results verify the effectiveness of the proposed interleaving scheme.
Journal of the Korean Society of Industry Convergence
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v.25
no.1
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pp.47-53
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2022
This paper proposes a method for selecting the capacitance of DC-link capacitors of inverters. In general, the DC-link capacitance of the inverter system must be considered for DC-link voltage, ripple current, switching frequency, ripple voltage, and pulse-width modulation techniques. Therefore, the appropriate capacitance can be determined by finding the rms and peak values of the ripple current of the capacitor. In this paper, the process of extracting the ripple current of DC-link capacitor is described in detail. In addition, the simple method for finding DC-link capacitor capacitance using the result value is presented through the simulations.
The Transactions of the Korean Institute of Power Electronics
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v.28
no.1
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pp.59-67
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2023
This paper explores the variation of DC-Link current ripple analysis in terms of duty cycle and phase angle of Multi-phase/Multi-stage boost converter. A 2-Stage/1-Stage boost converter DC-Link current is used to determine the difference between the 1st stage diode current and the 2nd stage inductor current. Each stage boost converter diode and inductor current is subordinate to the phase angle and duty cycle. The magnitude of the ripple current is variable according to phase angle and duty cycle. The analysis results are verified by variation of DC-Link current ripple using a 1kW typical 2-stage/1-stage boost converter.
The Transactions of the Korean Institute of Power Electronics
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v.26
no.5
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pp.342-348
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2021
The PV module of solar power systems requires maximum power point tracking (MPPT) technique because the power-voltage and current-voltage characteristics vary depending on the surrounding environment. In addition, the 120 Hz ripple voltage on the DC-Link is caused by the imbalance of the system voltage and current. The effect of this 120 Hz ripple voltage reduces the efficiency of the power generation system by increasing the output current distortion rate. Increasing the capacity of DC-Link can reduce the 120 Hz ripple voltage, but this method is inefficient in price and size. We propose a technique that detects 120 Hz ripple voltage and reduces the effect of ripple voltage without increasing the DC-Link capacity through a controller. The proposed technique was verified through simulations and experiments using a 1 kW single-phase solar power system. In addition, the proposed technique's feasibility was demonstrated by reducing the distortion rate of the output current.
The Transactions of the Korean Institute of Power Electronics
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v.21
no.5
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pp.427-433
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2016
This paper proposes a new method for the current ripple reduction of a three-phase interleaved bidirectional DC-DC converter. Usually, the three-phase interleaved bidirectional DC-DC converter is used for battery charging and discharging to reduce battery current ripple. In V2G application, a PWM AC-DC converter is used to connect the AC power grid and three-phase interleaved bidirectional DC-DC converter for battery charging and discharging. The magnitude of DC link voltage affects the battery current ripple magnitude. Therefore, the magnitude of the battery ripple current is analyzed with variations of battery and DC link voltages. The ripple current magnitude is found to be minimized by controlling the DC link voltage. Simulation and experimental results show the usefulness of the proposed method.
Journal of the Korean Society of Manufacturing Process Engineers
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v.12
no.4
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pp.16-21
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2013
This paper presents a DC link voltage control method to reduce the ripple current and the switching loss in the sinusoidal current drive system for the wide-speed range PMSM. The DC link voltage of the three phase inverter in the sinusoidal current drive system is designed by the back-EMF voltage at maximum speed of the PMSM. In general, the drive systems have used the constant DC link voltage without reference to the motor speed. The current ripple causes hysteresis loss and makes noise. In addition, the switching loss on the inverter increases in proportion to the rise in the DC link voltage. In this paper, we propose the variable DC link voltage control method to reduce the current ripple in the PMSM drive system. We show reduction effect of the current repple and the switching loss through simulation results.
A photovoltaic power conditioning system (PV PCS) that contains single-phase dc/ac inverters tends to draw an ac ripple current at twice the output frequency. Such a ripple current perturbs the operating points of solar cells continuously and it may reduce the efficiency of the current based maximum power point tracking technique (CMPPT). In this paper, the ripple current generation in a dc link and boost inductor is analyzed using the ac equivalent circuit of a dc/dc boost converter. A new feed-forward ripple current compensation method to incorporate a current control loop into a dc/dc converter for ripple reduction is proposed. The proposed feed-forward compensation method is verified by simulation and experimental results. These results show a 41.8 % reduction in the peak-to peak ac ripple. In addition, the dc/ac inverter control system uses an automatic voltage regulation (AVR) function to mitigate the ac ripple voltage effect in the dc link. A 3kW PV PCS prototype has been built and its experimental results are given to verify the effectiveness of the proposed method.
Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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v.19
no.4
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pp.117-122
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2018
A large-capacity three-phase system air conditioner recently includes an inverter circuit to reduce power consumption. The inverter circuit uses a DC voltage that comes from DC-link power capacitor with the function of rectifying, which means AC voltage to DC voltage using a diode. An electrolytic capacitor is generally used to satisfy the voltage ripple and current ripple conditions of a DC-link power capacitor used for rectifying. Reducing the capacitance of the capacitor decreases the size, weight, and cost of the circuit. This paper proposes an algorithm to reduce the input ripple current by combining the minimum point estimation phase locked loop (PLL) phase control and the average voltage d axis current control technique. When this algorithm was used, the input ripple current decreased by almost 90%. The current ripple of the DC-link capacitor decreased due to the decrease in input ripple current. The capacitor capacity can be reduced but the electrolytic capacitor has a heat generation problem and life-time limitations because of its large equivalent series resistance (ESR). This paper proposes a method to select a film capacitor considering the current ripple at DC-link stage instead of an electrolytic capacitor. The capacitance was selected considering the voltage limitation, RMS (Root Mean Square) current capacity, and RMS current frequency analysis. A $1680{\mu}F$ electrolytic capacitor can be reduced to a $20{\mu}F$ film capacitor, which has the benefit of size, weight and cost. These results were verified by motor operation.
In this paper, dc link ripple currents for three-phase ac/dc/ac PWM converters are analyzed in a frequency domain. The expression of the harmonic currents is developed by using switching functions and exponential Fourier series expansion. The dc link ripple currents with regard to power factor and modulation index are investigated. In addition, the effect of the displacement angle between the switching periods of line-side converters and load-side inverters on the do link ripple current is studied. The result of the do link current analysis is helpful in specifying the dc link capacitor size and its life time estimation.
In this paper, dc link ripple currents for three-phase ac/dc/ac PWM converters are ana lysed in a frequency domain. The expression of the harmonic currents is developed by using switching functions and exponential Fourier series expansion. The dc link ripple currents with regard to power factor and modulation index are investigated. In addition, the effect of the displacement angle between the switching periods of line-side converters and load-side inverters on the dc link ripple current is studied. The result of the dc link current analysis is helpful in specifying the dc link capacitor size and its lifetime estimation.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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