This paper shows the design of the high voltage capacitor charger which using a modified series parallel resonant converter. The used silicon carbide Metal-Oxide Semiconductor Field Effect Transistor (SiC MOSFET) is proper for the few hundred kHz of high switching frequency to overcome the bulk resonant inductor and snubber capacitors. Furthermore, to increase the amount of the charging current, three phase delta transformer is used as well as the secondary sides are connected in parallel. In this paper, the design procedure of the high voltage capacitor charger is suggested and the output power is verified by the experimental results with the rated resistor load.
We propose a high voltage dc-dc converter for CW(continuous wave) $CO_2$ laser system using a current resonant half-bridge inverter and a Cockcroft-Walton circuit. This high voltage power supply includes a 2-stage voltage multiplier driven by a regulated half-bridge series resonant inverter. The inverter drives a step-up transformer and the transformer secondary is applied to the voltage multiplier. Thus, it has high efficiency because of the less switching losses by virtue of the current resonant half-bridge inverter, and also compact size, small parasitic capacitance in the transformer stage owing to the low number of a winding turn of the step up transformer secondary by combining with Cockroft-Walton circuit. We could be obtained the maximum laser output power of 44 W and the maximum system efficiency of over 16 %.
The Transactions of The Korean Institute of Electrical Engineers
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v.63
no.1
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pp.184-190
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2014
Fuel cell power system, unlike conventional energy sources, converts chemical energy into electrical energy through electrochemical reaction of hydrogen and oxygen. In recent years, railway field as well as mobile fuel cell power system is being studying actively with development of hydrogen storage technologies. This paper presents the feasibility study on small-scale prototype electric railway vehicle application using fuel cell generation system. it is confirmed that proposed fuelcell-battery hybrid system shows good response characteristic about speed and torque based on design of parameter on system. Also as results of response for proposed system modeling, it show that powering mode and braking mode of system is controlled by switching devices of converters.
The Transactions of the Korean Institute of Power Electronics
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v.12
no.4
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pp.285-290
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2007
When input parameters like gas volume or load of the fuel cell system is changed, the fuel cell system can generate transient voltage disturbances. In this paper, a fuel cell system with Z-source inverter and ultracapacitors for voltage disturbance compensation is proposed. The structure of Z-source inverter is simple. It has unique features that can boost/buck input voltage with a DC/DC converter using only a modified switching pattern. The characteristics of the proposed topologies for the fuel cell system with Z-source inverter and ultracapacitors are analyzed using simulation, and verified by experiments. The simulation and experimental results show that the proposed system is capable of operating with stable response to the system transient and voltage disturbances.
The use of internal-model-based linear controller, such as resonant controller, is a well-established technique for the current control of grid-connected systems. Attractive properties for resonant controllers include their two-sequence tracking ability, the simple control structure, and the reduced computational burden. However, in the case of continuous-designed resonant controller, the transient performance is inevitably degraded at a low switching frequency. Moreover, available design methods for resonant controller is not able to realize the direct design of transient performances, and the anticipated transient performance is mainly achieved through trial and error. To address these problems, the zero-order-hold (ZOH) characteristic and inherent time delay in digital control systems are considered comprehensively in the design, and a corresponding hold-equivalent discrete model of the grid-connected converter is then established. The relationship between the placement of closed-loop poles and the corresponding transient performance is comprehensively investigated to realize the direct mapping relationship between the control gain and the transient response time. For the benefit of automatic tuning and real-time adaption, analytical expressions for controller gains are derived in detail using the required transient response time and system parameters. Simulation and experimental results demonstrate the validity of the proposed method.
Sung-Gi Chae;Jun-Jae An;Gwang-Cheol Song;Seong-Mi Park;Sung-Jun Park
Journal of the Korean Society of Industry Convergence
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v.27
no.5
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pp.1099-1109
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2024
As a wide range of industries using iron, such as water and sewerage pipes, gas pipelines, heat pipes, electric engines, communication pipes, and oil pipelines, rapidly become active, there is a demand for reliability and low cost of DC power supplies that can prevent corrosion of pipe networks. In particular, high-efficiency corrosion prevention systems due to changes in the perception of carbon emissions and energy saving are essential elements. Therefore, the construction of a switching-type corrosion current controller is being activated. Also, in such systems, DC/DC converters capable of multi-channel current control are demanded for corrosion prevention functions and uniform consumption of sacrificial anodes. This paper proposes a new current supply system for preventing pipeline corrosion using a low-cost SMPS dedicated chip. The proposed method can maintain excellent parallel operation function, protection function, and response speed by configuring a current controller using a hybrid method using analog and digital. The proposed method verified its superiority through simulations and experiments.
Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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v.21
no.3
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pp.17-23
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2020
This paper proposes a simulation model using an equivalent circuit for the development of an MMC system. The MMC has been chosen as the most suitable topology for high voltage power transmission, such as a voltage-type HVDC, and it has dozens to hundreds of sub-modules in the form of a half-bridge or full-bridge connected in series. A simulation study is essential for the development of an MMC algorithm. On the other hand, it is virtually impossible to construct and implement MMC simulation models, including hundreds or thousands of switching devices. Therefore, this paper presents an MMC equivalent model, which is easily expandable and implemented by modeling the dynamic characteristics. The voltage and current equation of the equivalent circuit was calculated using the direction of the arm current and switching signal. The model was implemented on Matlab/Simulink. In this paper, to show the validity of the model developed using Matlab/Simulink, the simulation results of a five-level MMC using the real switching element and the proposed equivalent model are shown. The validity of the proposed model was verified by showing that the current and voltage waveform in the two models match each other.
Journal of the Korean Institute of Illuminating and Electrical Installation Engineers
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v.28
no.1
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pp.16-28
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2014
This paper presents a novel high-power-factor circuit topology of AC to AC current-fed type high frequency resonant inverter which includes the function of power factor correction(PFC) in the proposed inverter to operate the AC input block with high power factor. The proposed circuit topology of AC to AC current fed type high resonant inverter removes DC link electrolytic capacitor and has also the one of power factor correction(PFC) in the inverter circuit without an additional PFC circuit since the input current by constituting it in parallel as an unit inverter, which assumes the class-E high frequency resonant inverter of conventional current-fed type, flows in the form of the resultant current flowing through each constant current reactor($L_{d1}$, $L_{d2}$). The circuit analysis of proposed inverter is generally described by adopting the normalized parameters and the evaluation of its operating characteristics are conducted by using the parameters such as the ratio of switching and resonant frequency(${\mu}$), coupling coefficient(k) and so on. An example of procedure for circuit design based on the characteristic values obtained from the theoretical analysis is presented. To confirm the validity of the theoretical analysis, the experimental results are also presented. In the future, the proposed inverter shows it can be practically used as power supply system for induction heating application, DC-DC converter etc.
The Journal of Korea Institute of Information, Electronics, and Communication Technology
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v.16
no.6
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pp.454-464
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2023
This paper proposes a low-power 8-bit asynchronous SAR ADC with a sampling rate of 1 MS/s for sensor node applications. The ADC uses bootstrapped switches to improve linearity and applies a VCM-based CDAC switching technique to reduce the power consumption and area of the DAC. Conventional synchronous SAR ADCs that operate in synchronization with an external clock suffer from high power consumption due to the use of a clock faster than the sampling rate, which can be overcome by using an asynchronous SAR ADC structure that handles internal comparisons in an asynchronous manner. In addition, the SAR logic is designed using dynamic logic circuits to reduce the large digital power consumption that occurs in low resolution ADC designs. The proposed ADC was simulated in a 180-nm CMOS process, and at a 1.8 V supply voltage and a sampling rate of 1 MS/s, it consumed 46.06 𝜇W of power, achieved an SNDR of 49.76 dB and an ENOB of 7.9738 bits, and obtained a FoM of 183.2 fJ/conv-step. The simulated DNL and INL are +0.186/-0.157 LSB and +0.111/-0.169 LSB.
Journal of the Institute of Electronics Engineers of Korea SC
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v.44
no.5
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pp.62-70
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2007
In this paper, the boost Power Factor Correction(PFC) technique for Direct Torque Control(DTC) of brushless DC motor drive in the constant torque region is implemented on a TMS320F2812DSP. Unlike conventional six-step PWM current control, by properly selecting the inverter voltage space vectors of the two-phase conduction mode from a simple look-up table at a predefined sampling time, the desired quasi-square wave current is obtained, therefore a much faster torque response is achieved compared to conventional current control. Furthermore, to eliminate the low-frequency torque oscillations caused by the non-ideal trapezoidal shape of the actual back-EMF waveform of the BLDC motor, a pre-stored back-EMF versus position look-up table is designed. The duty cycle of the boost converter is determined by a control algorithm based on the input voltage, output voltage which is the dc-link of the BLDC motor drive, and inductor current using average current control method with input voltage feed-forward compensation during each sampling period of the drive system. With the emergence of high-speed digital signal processors(DSPs), both PFC and simple DTC algorithms can be executed during a single sampling period of the BLDC motor drive. In the proposed method, since no PWM algorithm is required for DTC or BLDC motor drive, only one PWM output for the boost converter with 80 kHz switching frequency is used in a TMS320F2812 DSP. The validity and effectiveness of the proposed DTC of BLDC motor drive scheme with PFC are verified through the experimental results. The test results verify that the proposed PFC for DTC of BLDC motor drive improves power factor considerably from 0.77 to as close as 0.9997 with and without load conditions.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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