This paper proposes a unified high-frequency bipolar buck-boost (UHFBB) control strategy for a dual-active-bridge (DAB), which is derived from the classical buck and boost DC/DC converter. It can achieve optimized current stress of the switches and soft switching in wider range. The UHFBB control strategy includes multi-control-variables, which can be achieved according to an algorithm derived from an accurate mathematical model. The design method for the parameters, such as the transformer turns ratio and the inductance, are shown. The current stress of the switches is analyzed for selecting an optimal inductor. The analysis is verified by the experimental results within a 500W prototype.
As a key component of high-voltage power conversion system for electric vehicles (EVs), bidirectional DC/DC (Bi-DC/DC) is required to have high efficiency and light weight. Conventional design methods optimize the Bi-DC/DC at the maximum power dissipation point (MPDP). For EVs application, the work condition of the Bi-DC/DC is not strict as the MPDP, where the design method using MPDP may not be optimal during travel of EVs. This paper optimizes the Bi-DC/DC converter targeting efficiency and weight based on the driving cycle. By analyzing the two-phase interleaved Bi-DC/DC for hybrid energy storage systems (HESS) of EVs, its power dissipation is calculated, and an efficiency model is derived. On this basis, weight models of capacitor, inductor and heat sink are built, as well as a dynamic temperature model of heat sink. Based on these models, a method using New European Driving Cycle (NEDC) for optimal design of Bi-DC/DC which simultaneously considered efficiency and weight is proposed. The simulation result shows that compare with conventional optimization methods revealed that the optimization approach based on driving cycle allowed significant weight reduction while meeting the efficiency requirements.
This paper proposes ESS DC-DC Converter using Redox Flow Battery (RFB) for stand-alone microgrid. Price, safety, expandability and dynamics are crucial in ESS. Reports show that Zinc-bromine (ZnBr) RFB is the best choice in ESS. Simple electrical ZnBr RFB model is obtained from charging test. DC-DC converter Inductor current-DClink Voltage model is proposed for the DC microgrid. For the controller design in z-domain, the K-factor method is by considering nature of the digital controller. The control performance has been verified with simulation and hardware experiments. Lastly 10kW DC microgrid using RFB test result is shown.
Induction heating of float metal products has an increasing importance in many applications, because it generates the heat within workpiece itself and provides high power densities and productivity. In this study, the induction heating of a steel plate to simulate the line heating is investigated by means of the Finite Element Analysis of the magnetic field and temperature distribution. A numerical model is used to calculate temperature distribution within the steel plate during the induction heating with a specially designed inductor. The effects of materital properties depending on the temperature and magnetic field are taken into consideration in an iterative manner. The simulation results show good magnetic field with experimental data and provide good understanding of the process. Since the numerical model demonstrates to be suitable for analysis of induction heating process, the effects of air gap and frequency on magnetic-flux and power-density distribution are also investigated. It is revealed that these process parameters have an important roles on the electro-magnetic field and power-density distribution governing the temperature distribution of the plate.
Park, Ji-Mann;Chung, Won-Sup;Park, Young-Soo;Jun, Sung-Ik;Chung, Kyo-Il
대한전자공학회:학술대회논문집
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대한전자공학회 2002년도 ITC-CSCC -2
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pp.770-773
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2002
Two sinusoidal voltage-controlled oscillators using linear operational transconductance amplifiers are presented in this paper: One is based on the positive-feedback bandpass oscillator model and the other on the negative-feedback Colpitts model. The bandpass VCO consists of a noninverting amplifier and a current-controlled LC-tuned circuit which is realized by two linear OTA's and two grounded capacitors, while the Colpitts VCO consists of an inverting amplifier and a current-controlled LC-tuned circuit realized by three linear OTA's and three grounded capacitors. Prototype circuits have been built with discrete components. The experimental results have shown that the Colpitts VCO has a linearity error of less than 5 percent, a temperature coefficient of less than rm 100 ppm/$^{circ}C$, and a $pm1.5 Hz $frequency drift over an oscillation frequency range from 712Hz to 6.3kHz. A total harmonic distortion of 0.3 percent has been measured for a 3.3kHz oscillation and the corresponding peak-to-peak amplitude was 1V. The experimental results for bandpass VCO are also presented.
본논문은 "s"를 변환함수로 하는 GIC회로가 자이레이터와 마찬가지로 인덕터를 RC능동회로로서 실헐할 수 있고, 또 임의의 안정한 전달함수가 GIC를 포함한 2단자대회로의 open-circuit voltage ratio로서 실현될 수 있음을 밝힌 것이다. 트랜지스터를 사용하여 GIC회로를 구성함에 있어시 트랜지스터의 nullator-norator model이 적어도 10kHz 이하의 주파수 범위에서 훌륭하게 적용될 수 있음이 밝혀졌다. GIC를 사용한 회로합성법의 특징은 다음괴 같다. 첫째로, 임의의 안정한 전달함수는 대단히 단순한 회로구성을 되풀이함으로서 체계계적으로 또 기계적으로 실현될 수 있다. 둘째로, 전체 회로에 있어서 GIC를 제외한 모든 회로요소는 저항뿐이다. 셋째로 n차의 전달함수를 실현하는데 있어서 필요한 콘덴서의 수효는 n이며, 이것은 가능한 가장 적은 수효라고 믿어진다.
부스트 PFC (Power Factor Correction)컨버터는 AC 입력 전류의 단일 역률과 낮은 THD (Total Harmonic Distortion)를 달성하기 위해 다양한 제어기법들이 연구되고 있다. 그중 인덕터 전류의 평균값을 전류지령에 추종하도록 제어하는 평균전류 모드 제어가 있으며 가장 널리 사용되고 있다. 하지만, 오늘날 디지털 프로세서의 발달로 고도화된 디지털 제어가 가능해지면서 부스트 PFC 컨버터의 예측제어가 관심을 받고 있다. 예측제어에는 예측 알고리즘으로 듀티를 미리 생성하는 예측전류 모드 제어 및 모델을 기반으로 한 비용함수를 선정하여 스위칭 동작을 하는 모델예측제어로 분류된다. 따라서 본 논문에서는 부스트 PFC 컨버터의 평균전류 모드 제어, 예측전류 모드 제어, 모델예측 전류 제어를 간단히 설명한다. 또한, 시뮬레이션을 통해 전체 부하 및 다양한 외란 조건에서의 전류 제어를 비교 분석한다.
대용량 유도전동기용 인버터 개발을 위한 부하 장치는 고가의 제작 비용 및 제작에 많은 시간이 필요하므로 유도전동기 및 부하 장치를 대체할 수 있는 시뮬레이터 개발에 대한 필요가 증대되고 있다. 기존의 대용량 3상 유도전동기의 인버터용 부하 시뮬레이터는 리액터와 3상 PWM 정류기를 사용하여 시험용 인버터의 전류를 제어함으로써 단지 인버터의 부하로만 작용할 뿐 유도전동기의 특성을 모사하기 어렵다. 본 논문에서는 LCL 필터와 3상 PWM 정류기를 이용하여 3상 유도전동기의 모델과 부하 특성을 모사할 수 있는 실시간 시뮬레이터를 제안한다. PWM 인버터에 흐르는 전류는 3상 유도전동기의 고정자 전류를 모사하며 LCL 필터의 인덕터에 흐르는 전류와 커패시터 전압에 의해 제어된다. LCL 필터의 커패시터 전압은 3상 유도전동기의 회전자 자속에 의해 고정자 권선에 유기되는 유도기전력을 모사하며 인덕터 전류와 PWM 정류기에 의해 제어된다. 3상 유도전동기의 회전자 전류, 고정자 및 회전자 자속, 전동기 토크, 슬립 주파수 및 회전자 속도는 인버터에 흐르는 전류와 유도전동기의 상수로부터 유도된다. MATLAB/Simulink 시뮬레이션을 통하여 제안된 3상 유도전동기용 실시간 시뮬레이터의 전기적, 기계적 모델 특성 및 벡터제어 동작을 검증하였다.
IEIE Transactions on Smart Processing and Computing
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제5권1호
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pp.35-42
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2016
Developments in power electronics have enabled the widespread application of Pulse Width Modulation (PWM) inverters, notably for connecting renewable systems to the grid. This study demonstrates that a high-quality power can be achieved using a stand-alone inverter, whereby the comparison between the power quality of the stand-alone inverter with battery storage (off-grid) and the power quality of the utility network is presented. Multi-loop control techniques for a single phase stand-alone inverter are used. A capacitor current control is used to give active damping and enhance the transient and steady state inverter performance. A capacitor current control is cheaper than the inductor current control, where a small current sensing resistor is used. The output voltage control is used to improve the system performance and also control the output voltage. The inner control loop uses a proportional gain current controller and the outer loop is implemented using internal model control proportional-integral-derivative to ensure stability. The optimal controls are achieved by using the Sisotool tool in MATLAB/Simulink. The outcome of the control scheme of the numerical model of the stand-alone inverter has a smooth and good dynamic performance, but also a strong robustness to load variations. The numerical model of the stand-alone inverter and its power quality are presented, and the power quality is shown to meet the IEEE 519-2014. Furthermore, the power quality of the off-grid system is measured experimentally and compared with the grid power, showing power quality of off-grid system to be better than that of the utility network.
The various function of the cardiovascular system(CVS) and the dynamic characteristics on each part of human body can be acquired in the electric analog circuit model. According to the performed outcome by other researchers, viscos resistance, flow inertia, and vascular compliance in the CVS are analogous to resister, inductor, and capacitor in electric circuit, so the CVS models were represented by the electric circuit models. these approaches were to propose the suitable models interest part of body and to simulate the various characteristics on the CVS. In this paper, the electric circuit model considering the characteristics of morphologic structure is represented, the parameter values of model is sotted up, and the dynamic characteristics of the the CVS is simulated using VisSim, one of the simulation tools. The observed simulation results are similar to the cardiovascular functions of nomal adults who have no heart failure. Besides, the simulation is operated to observe the pathophysiological abnomal symptoms(for example, bleeding within a certain period). The controller by baroreceptor, which is one of controllers to control the CVS, is appended in the model. and the dynamic response characteristics and the procedure to return normal state is observed in simulation when the bleeding last within a certain period.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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