For grid-connected LCL-filtered inverters, the inverter-side current can be used as the control object with one current sensor for both LCL resonance damping and over-current protection, while the grid-voltage feedforward or harmonic resonant compensator is used for suppressing low-order grid current harmonics. However, it was found that the grid current harmonics were high and often beyond the standard limitations with this control. The limitations of the inverter-side current control in suppressing low-order grid current harmonics are analyzed through inverter output impedance modeling. No matter which compensator is used, the maximum magnitudes of the inverter output impedance at lower frequencies are closely related to the LCL parameters and are decreased by increasing the control delay. Then, to improve the grid current quality without complicating the control or design, this study proposes designing the filter capacitance considering the current harmonic constraint and using a PWM mode with a short control delay. Test results have confirmed the limitation and verified the performance of the improved approaches.
Lee, Hyun Joon;Yu, Ye Jin;Kim, Jang-Yeol;Lee, Jaewoo;Moon, Han Seb;Cho, In-Kui
Current Optics and Photonics
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v.5
no.3
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pp.213-219
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2021
We describe a single-channel rubidium (Rb) radio-frequency atomic magnetometer (RFAM) as a receiver that takes magnetic signal resonating with Zeeman splitting of the ground state of Rb. We optimize the performance of the RFAM by recording the response signal and signal-to-noise ratio (SNR) in various parameters and obtain a noise level of 159 $fT{\sqrt{Hz}}$ around 30 kHz. When a resonant radiofrequency magnetic field with a peak amplitude of 8.0 nT is applied, the bandwidth and signal-to-noise ratio are about 650 Hz and 88 dB, respectively. It is a good agreement that RFAM using alkali atoms is suitable for receiving signals in the very low frequency (VLF) carrier band, ranging from 3 kHz to 30 kHz. This study shows the new capabilities of the RFAM in communications applications based on magnetic signals with the VLF carrier band. Such communication can be expected to expand the communication space by overcoming obstacles through the high magnetic sensitive RFAM.
In this study, we designed an vibration cutting tool that can achieve improvements such as low cutting force, interrupted chip evacuation and better surface quality of cutting performance to obtain high-quality surface roughness and improvement of tool wear, which is an issue in the machining of high-hardness mold steel. Among the resonance frequency modes of the vibration cutting tool, the bending mode was used to maximize the driving amplitude of the vibration tool tip, and the resonance frequency was confirmed through the finite element method. After measuring the actual resonant frequency of the designed tool using an optical fiber sensor, the cutting force and machining surface of vibration cutting and conventional cutting were compared and analyzed in the turning process of high hardness mold steel (STAVAX). As a result of the experiment, the cutting force was reduced by about 20 % compared to the conventional cutting process, and the surface roughness was also improved by about 60 %. This study suggested that the tool wear and surface quality of high-hardness steel can be improved through the vibration cutting method in the machining of high hardness mold steel.
Al-Ni thin films were fabricated using combinatorial sputtering system to realize highly sensitive surface acoustic wave (SAW) devices. The Al-Ni sample library was grown with various chemical compositions and electrical resistivities, which provided important information for selecting the most suitable materials for SAW devices. As acoustic waves generated from piezoelectric materials are significantly affected by the resistivity and density of the interdigital transducer (IDT) electrodes, three types of Al-Ni thin films with different Al contents were fabricated. The thickness of the Al-Ni thin film used in the SAW-IDT electrode was fixed at 100 nm. As the Al content of the Al-Ni film decreased from 79.2 to 24.5 at%, the resistivity increased slightly from 4.8 to 5.8 × 10-5 Ω-cm, whereas the calculated density increased significantly from 3.6 to 6.9 g/cm3. The SAW device composed of Al-Ni IDT electrodes resonated at 71 MHz without frequency shifts; however, the selectivity of the resonant frequency and insertion loss deteriorated as the Al content decreased. When there is no significant difference in the electrical characteristics of the SAW-IDT electrodes, the performance of the SAW devices can be determined by the density of the IDT electrodes.
The Journal of Korea Institute of Information, Electronics, and Communication Technology
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v.13
no.2
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pp.138-144
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2020
Currently, an autonomous vehicle studies are working to develop a four-level autonomous vehicle that can cope with emergencies. In order to flexibly respond to an emergency, the autonomous vehicle must move in a direction to minimize the damage, which must be conducted by judging all the states of the road, such as the surrounding pedestrians, road conditions, and surrounding vehicle conditions. Therefore, in this paper, we suggest a passenger detection and sharing system to detect the passenger situation inside the autonomous vehicle and share it with V2V to the surrounding vehicles to assist in the operation of the autonomous vehicle. Passenger detection and sharing system improve the weighting method that recognizes passengers in the current vehicle to identify the passenger's position accurately inside the vehicle, and shares the passenger's position of each vehicle with other vehicles around it in case of emergency. So, it can help determine the driving of a vehicle. As a result of the experiment, the body pressure sensor applied to the passenger recognition sub-module showed about 8% higher accuracy than the conventional resonant sensor and about 17% higher than the piezoelectric sensor.
Conventional microgyroscopes of vibrating type require resonant frequency tuning of the driving and sensing modes to achieve high sensitivity. These tuning conditions depend on each fabricated microgyroscopes, even though the microgyroscopes are identically designed. A new micromachined resonator, which is applicable to microgyroscopes with self-toning characteristics, is presented. Since the laterally driven two degrees of freedom (2DOF) resonator was designed as a symmetric structure with identical stiffness in two orthogonal axes, the resonator is applicable to vibrating microgyroscopes, which do not need mode tuning. A dynamic model of the resonator was derived considering gyroscopic application. The dynamic model was evaluated by experimental comparison with fabricated resonators. The microgyroscopes were fabricated using a simple 2-mask-process of a single polysilicon layer deposited on an insulator layer. The feasibility of the resonator as a vibrating microgyroscopes with self-tuning capability is discussed. The fabricated resonators of a particular design have process-induced non-uniformities that cause different resonant frequencies. For several resonators, the standard deviations of the driving and sensing frequencies were as high as 1232Hz and 1214Hz, whereas the experimental average detuning frequency was 91.75Hz. The minimum detuned frequency was 68Hz with $0.034mVsec/^{\circ}$ sensitivity. The sensitivity of the microgyroscopes was low due to process-induced non-uniformity; the angular rate bandwidth, however, was wide. This resonator could be successfully applicable to a vibrating microgyroscopes with high sensitivity, if improvements in uniformity of the fabrication process are achieved. Further developments in improved integrated circuits are expected to lower the noise level even more.
The Transactions of the Korean Institute of Power Electronics
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v.21
no.4
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pp.296-301
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2016
Using high magnetic flux from a 60 Hz high-current cable, a 2 W wireless-powered energy harvesting receiver for sensor operation, internet of things (IoT) devices, and LED lights inside electrical cable tunnels is proposed. The proposed receiver comprises a copper coil with a high number of turns, a ring-shaped ferromagnetic core, a capacitor for compensating for the impedance of the coil in series, and a rectifier with various types of loads, such as sensors, IoT devices, and LEDs. To achieve safe and easy installation around the power cable, the proposed ring-shaped receiver is designed to easily open or close using a clothespin-shaped handle, which is made of highly-insulated plastic. Laminated silicon steel plates are assembled and used as the core because of their mechanical robustness and high saturation flux density characteristic, in which the thickness of each isolated plate is 0.3 mm. The series-connected resonant capacitor, which is appropriate for low-voltage applications, is used together with the proposed receiver coil. The concept of the figure of merit, which is the product weight and cost of both the silicon steel plate and the copper wire, is used for an optimized design; therefore, the weight of the fabricated receiver and the price of raw material is 750 gf and USD $2 each, respectively. The 2.2 W powering capability of the fabricated receiver was experimentally verified with a power cable current of $100A_{rms}$ at 60Hz.
In this paper, two different electromagnetic energy harvesters using bulk micromachined silicon spiral springs and Polydimethylsiloxane (PDMS) packaging technique have been fabricated, characterized, and compared to generate electrical energy from ultra-low ambient vibrations under 0.3g. The proposed energy harvesters were comprised of a highly miniaturized Neodymium Iron Boron (NdFeB) magnet, silicon spiral spring, multi-turned copper coil, and PDMS housing in order to improve the electrical output powers and reduce their sizes/volumes. When an external vibration moves directly the magnet mounted as a seismic mass at the center of the spiral spring, the mechanical energy of the moving mass is transformed to electrical energy through the 183 turns of solenoid copper coils. The silicon spiral springs were applied to generate high electrical output power by maximizing the deflection of the movable mass at the low level vibrations. The fabricated energy harvesters using these two different spiral springs exhibited the resonant frequencies of 36Hz and 63Hz and the optimal load resistances of $99{\Omega}$ and $55{\Omega}$, respectively. In particular, the energy harvester using the spiral spring with two links exhibited much better linearity characteristics than the one with four links. It generated $29.02{\mu}W$ of output power and 107.3mV of load voltage at the vibration acceleration of 0.3g. It also exhibited power density and normalized power density of $48.37{\mu}W{\cdot}cm-3$ and $537.41{\mu}W{\cdot}cm-3{\cdot}g-2$, respectively. The total volume of the fabricated energy harvesters was $1cm{\times}1cm{\times}0.6cm$ (height).
Jung, Jun Hwan;Jun, Ho Ik;Kim, Hyun-Sik;Kang, Seog Geun
Journal of the Korea Institute of Information and Communication Engineering
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v.17
no.7
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pp.1645-1652
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2013
In this paper, a new piezoelectric transducer for high performance ultrasonic flaw detector used in non-destructive test (NDT) is implemented. Here, the goals for some major characteristics such as piezoelectric strain constant and electro-mechanical coupling factor are fixed in advanced. Then, the parameters obtained by finite element analysis (FEA) are exploited to design and implement the piezoelectric transducer. As a result of experiments using manufactured samples, it is proved that the new PZT ceramics satisfy the goals very well. It has much improved impedance characteristic at the resonant frequency and generation of ultrasonic signals. In addition, ultrasonic flaw detector with the new transducer provides increased flaw detecting gain than the conventional one. Thus, it is considered that the new flaw detector contributes significantly to improve reliability of the NDT.
In this work, the finite element method was used to investigate the shifts of resonance frequencies and quality factor of whispering-gallery-mode (WGM) for an opto-fluidic ring resonator (OFRR) biosensor. To describe the near-field radiation transfer, the time-domain Maxwell's equations were employed and solved by using the in-plane TE wave application mode of the COMSOL Multiphysics with RF module. The OFRR biosensor model under current study includes a glass capillary with a diameter of 100 mm and wall thickness of 3.0 mm. The resonance energy spectrum curves in the wavelength range from 1545 nm to 1560 nm were examined under different biosensing conditions. We mainly studied the sensitivity of resonance shifts affected by changes in the effective thickness of the sensor resonator ring with a 3.0 mm thick wall, as well as changes in the refractive index (RI) of the medium inside ring resonators with both 2.5 mm and 3.0 mm thick walls. In the bulk RI detection, a sensitivity of 23.1 nm/refractive index units (RIU) is achieved for a 2.5 mm thick ring. In small molecule detection, a sensitivity of 26.4 pm/nm is achieved with a maximum Q-factor of $6.3{\times}10^3$. These results compare favorably with those obtained by other researchers.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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