International Journal of Fluid Machinery and Systems
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제6권1호
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pp.25-32
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2013
Data centers have been built with spread of cloud computing. Further, electric power consumption of it is growing rapidly. High power cooling small-sized fans; high pressure and large flow rate small-sized fan, are used for servers in the data centers and there is a strong demand to increase power of it because of increase of quantity of heat from the servers. Contra-rotating rotors have been adopted for some of high power cooling fans to meet the demand for high power. There is a limitation of space for servers and geometrical restriction for cooling fans because spokes to support fan motors, electrical power cables and so on should be installed in the cooling fans. It is important to clarify complicated internal flow condition and influence of a geometric shape of the cooling fans on performance to achieve high performance of the cooling fans. In the present paper, the performance and the flow condition of the high power contra-rotating small-sized axial fan with a 40mm square casing are shown by experimental and numerical results. Furthermore, influence of the geometrical shape of the small-sized cooling fan on the internal flow condition is clarified and design guideline to improve the performance is discussed.
ER 유체(Electrorheological fluid)는 인가 전계에 따라 유체의 점도(Viscosity)와 댐핑력(Damping force)이 변화하는 혼합물질이며 반능동 현가장치, 고속 클러치, 진동 흡수장치 등에 적용되고 있다. ER 유체의 응용을 위해서는 강한 전계를 인가해 줄 수 있는 고전압 가변 전원장치가 필요하다. 본 논문에서는 반능동 현가장치에 적용하기 위한 전원장치의 개발에 대하여 기술하였다. ER 유체의 전기적 특성, 고전압 전원장치의 요구조건, 전원장치의 설계 및 제작에 대하여 설명하였으며 최종적으로 실험을 통하여 개발된 고전압 전원장치가 ER 유체 응용에 적합함을 검증하였다.
Power conversion system must be increased switching frequency in order to achieve a small size, a light weight and a low noise. However, the switches of converter are subjected to high switching power losses and switching stresses. As a result of those, the power system brings on a low efficiency. To improved these, a large number of soft switching topologies included a resonant circuit has been prosed. But these circuits increase number of switch in circuit and complicate sequence of switching operation. In this paper, the authors propose a high power factor and high efficiency DC-DC converter using single-pulse soft switching by partial resonant switching node. The switching devices in a prosed circuit are operated with soft switching by the partial resonant method, that is, Partial Resonant Switch Mode Power Converter. The partial resonant circuit makes use of a inductor using step up and a condenser of loss-less snubber. The result is that the switching loss is very low and the efficiency of system is high. Also the proposed converter is deemed the most suitable for high power applications where the power switching devices are used. Some simulative results on computer results are included to confirm the validity of the analytical results.
Large-scale High Temperature Superconducting (HTS) wind power generators suffer from high electromagnetic force and high torque due to their high current density and low rotational speed. Therefore, the torque and Lorentz force of HTS wind power generators should be carefully investigated. In this paper, we proposed a Performance Evaluation System (PES) to physically test the structural stability of HTS coils with high torque before fabricating the generator. The PES is composed of the part of a pole-pair of the HTS generator for estimating the characteristic of the HTS coil. The 10 MW HTS generator and PES were analyzed using a 3D finite element method software. The performance of the HTS coil was evaluated by comparing the magnetic field distributions, the output power, and torque values of the 10 MW HTS generator and the PES. The magnetic flux densities, output power, and torque values of the HTS coils in the PES were the same as a pole-pair of the 10 MW HTS generator. Therefore, the PES-based evaluation method proposed in this paper can be used to estimate the critical characteristics of the HTS generator under high magnetic field and high torque before manufacturing the HTS wind turbines. These results will be used effectively to research and manufacture large-scale HTS wind turbine generators.
This study proposes a design method of high-power-density and high-efficiency low-voltage DC-DC converters using SiC MOSFET and the optimized planar transformer design procedure based on the figure-of-merit. The secondary rectifying circuit of the phase-shifted full-bridge converter is compared to achieve high power density and high efficiency, and the phase-shifted full bridge converter with a current-doubler rectifier is selected. The planar transformer is designed by the proposed optimized design procedure and verified by FEA simulation. To validate the proposed design method, experimental results from a 3 kW prototype are provided. The prototype achieved 95.28% maximum efficiency and a power density of 2.98 kW/L.
In this paper, we design and implement the monolithic power factor correction IC for system power modules using a high voltage(50V) CMOS process. The power factor correction IC is designed for power applications, such as refrigerator, air-conditioner, etc. It includes low voltage logic, 5V regulator, analog control circuit, high-voltage high current output drivers, and several protection circuits. And also, the designed IC has standby detection function which detects the output power of the converter stage and generates system down signal when load device is under the standby condition. The simulation and experimental results show that the designed IC acts properly as power factor correction IC with efficient protective functions.
A new low cost high power density photovoltaic power conditioning system (PV PCS) with an energy storage system is proposed in this paper. Its high power density and cost effectiveness can be achieved through the unification of the maximum power point tracker and the battery charger/discharger. Despite the reduced power stage, the proposed system can achieve the same performance in terms of maximum power point tracking and battery charging/discharging as the conventional system. When a utility power failure happens, the proposed system cannot perform maximum power point tracking at the UPS mode. However, the predetermined battery voltage near the maximum power point of the PV array can effectively generate a reasonable PV power even at the UPS mode. Therefore, it features a simpler structure, less mass, lower cost, and fewer devices. Finally, to confirm the operation, validity, and features of the proposed system, a theoretical analysis and experimental results from a single phase AC 220Vrms/1.5kW prototype are presented.
Sharma, Ashutosh;Lee, Soon Jae;Jang, Young Joo;Jung, Jae Pil
마이크로전자및패키징학회지
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제21권2호
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pp.71-78
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2014
Silicon has been most widely used semiconductor material for power electronic systems. However, Si-based power devices have attained their working limits and there are a lot of efforts for alternative Si-based power devices for better performance. Advances in power electronics have improved the efficiency, size, weight and materials cost. New wide band gap materials such as SiC have now been introduced for high power applications. SiC power devices have been evolved from lab scale to a viable alternative to Si electronics in high-efficiency and high-power density applications. In this article, the potential impact of SiC devices for power applications will be discussed along with their Si counterpart in terms of higher switching performance, higher voltages and higher power density. The recent progress in the development of high voltage power semiconductor devices is reviewed. Future trends in device development and industrialization are also addressed.
Differential power processing (DPP) systems are among the most effective architectures for photovoltaic (PV) power systems because they are highly efficient as a result of their distributed local maximum power point tracking ability, which allows the fractional processing of the total generated power. However, DPP systems require a high-efficiency, high step-up/down bidirectional converter with broad operating ranges and galvanic isolation. This study proposes a single, magnetic, high-efficiency, high step-up/down bidirectional DC-DC converter. The proposed converter is composed of a bidirectional flyback and a bidirectional isolated switched-capacitor cell, which are competitively cheap. The output terminals of the flyback converter and switched-capacitor cell are connected in series to obtain the voltage step-up. In the reverse power flow, the converter reciprocally operates with high efficiency across a broad operating range because it uses hard switching instead of soft switching. The proposed topology achieves a genuine on-off interleaved energy transfer at the transformer core and windings, thus providing an excellent utilization ratio. The dynamic characteristics of the converter are analyzed for the controller design. Finally, a 240 W hardware prototype is constructed to demonstrate the operation of the bidirectional converter under a current feedback control loop. To improve the efficiency of a PV system, the maximum power point tracking method is applied to the proposed converter.
최근 에너지 절약에 대한 관심이 고조되면서 기존 광원보다 효율이 좋은 광원개발이 계속되고 있으며 그 대표적인 것이 고효율 및 고출력(high-power) LED이다. 고출력 LED의 개발로 인해 일부에서는 일반 조명용으로 사용하려는 연구가 진행 중이며 풍력과 태양광 발전을 이용한 야간 조명용 전원으로 사용하려는 연구도 진행되고 있다. 이에 본 논문에서는 조명용 광원으로 직류 전원을 이용한 고출력 LED의 사용 가능성을 확인하고자 하며 기존 방식에 비하여 보다 안정적이고 효율이 좋은 새로운 LED 전원구동장치를 제안한다. 제안된 방식은 기존 방식보다 리액터의 크기를 줄일 수 있었으며 효율이 개선됨을 확인하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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