The Transactions of the Korean Institute of Power Electronics
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v.23
no.1
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pp.59-65
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2018
A new single-stage flyback power converter with PFC for electrolytic capacitor-less LED driver is proposed in this study. This method minimizes the peak-to-average ratio of the LED driving pulsating current by adding the LED driving current near the LED current valley area, as well as the third harmonic component injection into the input current. The reduced peak current value of the LED drive current minimizes the thermal stress of the LED itself, thereby increasing the reliability of the LED, as well as achieving a long lifetime. Simulation and experimental results show the usefulness of the proposed topology.
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.
As to display products are made slim, the diameter of aluminum electrolytic capacitor is smaller and the length is longer to be fitted in. These small diameter and long length are pointed as the disadvantageous design factors of the capacitor's life cycle. So, the most electronic makers want to use proven capacitors (or well-known) to secure reliability of the electric products. In this study, we carried out the comparison analysis with two domestic capacitors and one foreign made capacitor. We designated separators, rubber breather and debris as the main factors that effect on the lifetime of capacitors. From the comparison results, we suggested the improvement points of the aluminum electrolytic capacitor.
Kim, Min-Jae;Kim, Byeong-Woo;Jung, Bum-Kyo;Choi, Se-Wan
The Transactions of the Korean Institute of Power Electronics
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v.22
no.3
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pp.185-192
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2017
This paper proposes a single-stage interleaved soft-switching electrolytic capacitor-less EV charger with reduced component count and simple circuit structure. The proposed charger achieves ZVS turn-on of all switches and ZCS turn-off of all diodes without regard to voltage and load variation. It achieves high power density even without an input filter due to CCM operation and bulky electrolytic capacitors and without a low-frequency component in the transformer. A 2 kW prototype of the proposed charger with sinusoidal charging is built and tested to verify the validity of the proposed operation.
Park, Jeong-Hyun;Seok, Jong-Hoon;Cheon, Kang-Min;Hur, Jang-Wook
Journal of the Korean Society of Manufacturing Process Engineers
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v.19
no.11
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pp.94-101
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2020
In the age of industry 4.0, artificial intelligence is being widely used to realize machinery condition monitoring. Due to their excellent performance and the ability to handle large volumes of data, machine learning techniques have been applied to realize the fault diagnosis of different equipment. In this study, we performed the failure mode effect analysis (FMEA) of an aluminum electrolytic capacitor by using deep learning and big data. Several tests were performed to identify the main failure mode of the aluminum electrolytic capacitor, and it was noted that the capacitance reduced significantly over time due to overheating. To reflect the capacitance degradation behavior over time, we employed the Vanilla long short-term memory (LSTM) neural network architecture. The LSTM neural network has been demonstrated to achieve excellent long-term predictions. The prediction results and metrics of the LSTM and Vanilla LSTM models were examined and compared. The Vanilla LSTM outperformed the conventional LSTM in terms of the computational resources and time required to predict the capacitance degradation.
The Transactions of the Korean Institute of Power Electronics
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v.18
no.2
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pp.145-152
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2013
Electrolytic capacitors used for smoothing DC link voltage is one of the major root causes of fault in power electronic system. The aging of aluminum electrolytic capacitors is expressed by the increase of their equivalent series resistance (ESR) and the reduction of their capacitance. Thus, the proposed technique in this paper is to measure capacitance, by comparing energy loss of DC link capacitors with stator resistor in electric machine. Condition of DC link capacitors can be estimated from the capacitance decrease rate between initial and aged capacitors. The results show that the proposed technique provides an easy, widely applicable and simple low cost solution for detecting dc link capacitor degradation.
The Transactions of The Korean Institute of Electrical Engineers
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v.65
no.4
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pp.601-610
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2016
The light-emitting diode (LED) has been used in a variety of industrial fields and for general 0lighting purposes on account of its high efficiency, low power consumption and long lifespan. The LED is driven by direct current; therefore, an AC/DC converter is typically required for its use. An electrolytic capacitor is generally used for stabilizing DC voltage during use of the AC/DC converter. However, this capacitor has a short lifespan, which makes it a limiting factor in LED lighting. Furthermore, LED lighting requires a dimmable control to enable energy savings and fulfil a growing consumer demand. In this paper, the dimmable single-stage power factor correction (PFC) continuous conduction mode (CCM) flyback converter that employs no electrolytic capacitor is presented. The LC resonant filter is alternatively applied to reduce the 120[Hz] ripple on the output. And the optimum value of the LC resonant filter parameters considering both efficient and performance is analysed. Simulation and experimental results verify the satisfactory operation of the converter.
Many industrial regions has used and extended the application of LED driver because of many advantage. Specially, due to the simplicity, miniaturization and power density, the flyback converter is selected by a lot of power engineer. Also, the electrolytic capacitor in this converter is used for the constant DC voltage of the converter because of the sufficient capacitance and the economic price. However, because of the characteristics of the electrolytic capacitor and ripple currents on the converter. the expected lifetime of the LED driver is more and more shorted. In this paper, a single-stage CCM PFC flyback converter with the film capacitor is suggested to extended the lifetime of the LED driver. In addition, the proposed converter with the LC filter is decreased the ripple current of the converter output.
This paper presents a derating design approach for reliability improvement of an aluminum electrolytic capacitor. The capacitor, usually mounted in a printed circuit board, is used to stabilize the circuit. The main failure mechanism of interest is dry-up of the electrolyte that is mainly caused by two stresses-temperature and voltage. The lifetime under these stresses is modeled as a function of these stresses and time using accelerated life testing. Quantitative variation in the lifetime, according to variations in these stresses, is investigated to perform the derating design of the capacitor so that the stress levels are selected to achieve required reliability measures for reliability improvement. Moreover, sensitivity analysis shows which stress would be a more important factor determining the lifetime.
The purpose of this study is to examine the cause of damage to electrolytic capacitors and to present the heat generation mechanism in order to prevent the occurrence of similar problems. From the analysis results of electrolytic capacitors collected from accident sites, the fire causing area can be limited to the primary power supply for the initial accident. From the tests performed by applying overvoltage, surge, etc., it is thought that the fuse, varistor, etc., are not directly related to the accidents that occurred. The analysis of the characteristics using a switching regulator showed that the charge and discharge characteristics fell short of standard values. In addition, it is thought that heated electrolytic capacitors caused thermal stress to nearby resistances, elements, etc. It can be seen that the heat generation is governed by the over-ripple current, application of AC overvoltage, surge input, internal temperature increase, defective airtightness, etc. Therefore, when designing an electrolytic capacitor, it is necessary to comprehensively consider the correct polarity arrangement, appropriate voltage application, correct connection of equivalent series resistance(ESR) and equivalent series inductance(SEL), rapid charge and discharge control, sufficient margin of dielectric tangent, etc.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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