This paper presents a new circuit topology of DC busline switch and snubbing capacitor-assisted full-bridge soft-switching PWM inverter type DC-DC power converter with a high frequency link for low voltage large current applications as DC feeding systems, telecommunication power plants, automotive DC bus converters, plasma generator, electro plating plants, fuel cell interfaced power conditioner and arc welding power supplies. The proposed power converter circuit is based upon a voltage source-fed H type full-bridge high frequency PWM inverter with a high frequency transformer link. The conventional type high frequency inverter circuit is modified by adding a single power semiconductor switching device in series with DC rail and snubbing lossless capacitor in parallel with the inverter bridge legs. All the active power switches in the full-bridge inverter arms and DC busline can achieve ZVS/ZVT turn-off and ZCS turn-on commutation operation. Therefore, the total switching losses at turn-off and turn-on switching transitions of these power semiconductor devices can be reduced even in the high switching frequency bands ranging from 20 kHz to 100 kHz. The switching frequency of this DC-DC power converter using IGBT power modules is selected to be 60 kHz. It is proved experimentally by the power loss analysis that the more the switching frequency increases, the more the proposed DC-DC converter can achieve high performance, lighter in weight, lower power losses and miniaturization in size as compared to the conventional hard switching one. The principle of operation, operation modes, practical and inherent effectiveness of this novel DC-DC power converter topology is proved for a low voltage and large current DC-DC power supplies of arc welder applications in industry.
The Transactions of the Korean Institute of Power Electronics
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v.23
no.5
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pp.299-304
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2018
An ideal circuit breaker should supply electric power to loads without losses in a conduction state and completely isolate the load from the power source by providing insulation strength in a break state. Fault current is relatively easy to break in an Alternating Current (AC) circuit breaker because the AC current becomes zero at every half cycle. However, fault current in DC circuit breaker (DCCB) should be reduced by generating a high arc voltage at the breaker contact point. Large fire may occur if the DCCB does not take sufficient arc voltage and allows the continuous flow of the arc fault current with high temperature. A semiconductor circuit breaker with a power electronic device has many advantages. These advantages include quick breaking time, lack of arc generation, and lower noise than mechanical circuit breakers. However, a large load capacity cannot be applied because of large conduction loss. An extinguishing technology of DCCB with polymeric positive temperature coefficient (PPTC) device is proposed and evaluated through experiments in this study to take advantage of low conduction loss of mechanical circuit breaker and arcless breaking characteristic of semiconductor devices.
Ahmed Tarek;Nagai Shinichiro;Hiraki Eiji;Nakaoka Mutsuo
Journal of Power Electronics
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v.5
no.2
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pp.99-103
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2005
In this paper, a novel circuit topology of a three-winding coupling inductor-assisting a high-frequency PWM boost chopper type DC-DC power converter with a high boost voltage conversion ratio and low switch voltage stress is proposed for the new energy interfaced DC power conditioner in solar photovoltaic and fuel cell generation systems. The operating principle in a steady state is described by using its equivalent circuits under the practical condition of energy processing of a lossless capacitive snubber. The newly-proposed power MOSFET boost chopper type DC-DC power converter with the three-winding coupled inductor type transformer and a single lossless capacitor snubber is built and tested for an output power of 500W. Utilizing the lower voltage and internal resistance power MOSFET switch in the proposed PWM boost chopper type DC-DC power converter can reduce the conduction losses of the active power switch compared to the conventional model. Therefore, the total actual power conversion efficiency under a condition of the nominal rated output power is estimated to be 81.1 %, which is 3.7% higher than the conventional PWM boost chopper DC power conversion circuit topology.
In this paper, a novel delta/double-fork transformer based 18-pulse full-wave AC-DC converter is designed, modeled, simulated and developed to feed isolated DC varying loads. The proposed AC-DC converter is used for low voltage and large current DC loads in applications such as electrowinning, where isolation is required mainly for stepping down the supply voltage. The proposed converter improves power quality at AC mains and meets IEEE-519 standard requirements at varying loads.
The Transactions of the Korean Institute of Power Electronics
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v.19
no.3
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pp.211-219
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2014
This paper proposes a low voltage high current LLC resonant converter for Green PC. Green PC is composed of a lot of blade PCs, and it is a centralized system to manage them in computer center. Green PC should require that its power supplies have several characteristics such as low output voltage, high output current, and high power conversion efficiency. Conventional PSFB (Phase Shift Full Bridge) converter is usually used as DC/DC converter for computer power supply because it has high power conversion efficiency thanks to ZVS (Zero Voltage Switching) operation under middle and high load conditions. However, this converter has some problems such as large switching noise and limitation of ZVS operation under light load condition. In order to improve the performance of power supply for Green PC, a new power supply using popular high efficiency LLC resonant converter for low voltage and high current application is proposed in this paper. The proposed power supply has ZVS capability over the entire load range, thus resulting in good efficiency and high switching frequency. Experimental results verify the performance of the proposed power supply for Green PC using 2[kW] (19[V], 105[A]) rated prototype converter.
This paper presents a novel circuit topology of a DC bus line series switch and parallel snubbing capacitor-assisted soft-switching PWM full-bridge inverter type DC-DC power converter with a high frequency planar transformer link, which is newly developed for high performance arc welding machines in industry. The proposed DC-DC power converter circuit is based upon a voltage source-fed H type full-bridge soft-switching PWM inverter with a high frequency transformer. This DC-DC power converter has a single power semiconductor switching device in series with an input DC low side rail and loss less snubbing capacitor in parallel with the inverter bridge legs. All the active power switches in the full-bridge arms and DC bus line can achieve ZCS turn-on and ZVS turn-off transition commutation. Consequently, the total switching power losses occurred at turn-off switching transition of these power semiconductor devices; IGBTs can be reduced even in higher switching frequency bands ranging from 20 kHz to 100 kHz. The switching frequency of this DC-DC power converter using IGBT power modules can be realized at 60 kHz. It is proved experimentally by power loss analysis that the more the switching frequency increases, the more the proposed DC-DC power converter can achieve a higher control response performance and size miniaturization. The practical and inherent effectiveness of the new DC-DC converter topology proposed here is actually confirmed for low voltage and large current DC-DC power supplies (32V, 300A) for TIG arc welding applications in industry.
KIEE International Transaction on Electrical Machinery and Energy Conversion Systems
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v.5B
no.4
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pp.366-373
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2005
This paper presents two new circuit topologies of the dc busline side active resonant snubber assisted voltage source high frequency link soft switching PWM full-bridge dc-dc power converters acceptable for either utility ac 200V-rms or ac 400V-rms input grid. These high frequency switching dc-dc converters proposed in this paper are composed of a typical voltage source-fed full-bridge PWM inverter, high frequency transformer with center tap, high frequency diode rectifier with inductor input filter and dc busline side series switches with the aid of a dc busline parallel capacitive lossless snubber. All the active switches in the full-bridge arms as well as dc busline snubber can achieve ZCS turn-on and ZVS turn-off transition commutation with the aid of a transformer leakage inductive component and consequently the total switching power losses can be effectively reduced. So that, a high switching frequency operation of IGBTs in the voltage source full bridge inverter can be actually designed more than about 20 kHz. It is confirmed that the more the switching frequency of full-bridge soft switching inverter increases, the more soft switching PWM dc-dc converter with a high frequency transformer link has remarkable advantages for its power conversion efficiency and power density implementations as compared with the conventional hard switching PWM inverter type dc-dc power converter. The effectiveness of these new dc-dc power converter topologies can be proved to be more suitable for low voltage and large current dc-dc power supply as arc welding equipment from a practical point of view.
For electric traction using a large power converter, harmonic problem in the p-ower quality and regenerating energy in side of efficiency are important. Recently, by advance in power electronics technology, some countries are considering regenerative inverter from the points of view. when the electric tractions are stopped or driven through the falling slope way, it is very useful to supply surplus energy to the power source by regenerating system in the efficient side of energy and it is very economical. these regenerating energy are supported electrical equipment through DC line. In this research, the purposes are suppressing extra DC-line voltage and saving energy generated while electric traction is been driving on the falling slope way or reducing speed for railway using a 1500V DC-voltage. Besides, the accompanied defects of current distortion, low power factor and the voltage unbalance will be solved by developing the algorism of inverter having ability to compensate current harmonic.
Journal of the Korea Institute of Information and Communication Engineering
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v.12
no.10
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pp.1835-1839
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2008
Power management is a very important issue in portable electronic applications. Portable electronic devices require very efficient power management like LDO to increase the battery life. As the voltage variation of battery power is large in the application of cell phone, camera, laptop, automotive, industry application and so on, battery power is not directly used and LDO is used to supply the power of internal circuit. Besides, LDO can supply DC voltage that is lower than bauer voltage and constant DC voltage that is not related to largely fluctuated battery power. In the study, the power-save mode current and IR-drop characteristics are analyzed from a LDO with on-chip fabricated in 0.18-um CMOS technology.
The Transactions of the Korean Institute of Electrical Engineers P
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v.61
no.1
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pp.41-46
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2012
Electrolytic power capacitors have been widely used in power conversion system such as inverter or UPS because of characteristics of large capacitance, high-voltage and low-cost. The electrolytic capacitor, which is most of the time affected by the aging effect, plays a very important role for the power-electronics system quality and reliability. Therefore it is important to diagnosis monitoring the condition of an electrolytic capacitor in real-time to predict the failure. In this paper, the on-line remote diagnosis monitoring system for UPS DC link electrolytic capacitors using low-cost single-chip zigbee communication modules is developed. To estimate the health status of the capacitor, the equivalent series resistor(ESR) of the component has to be determined. The capacitor ESR is estimated by using RMS computation using BPF modeling of DC link ripple voltage/current. Zigbee-based hardware experimental results show that the proposed remote capacitor diagnosis monitoring system can be applied to UPS successfully.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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