Multiport power converters have recently become popular to researchers and engineers. However, more improvements are required in terms of their soft-switching operation, bidirectional operation, and integration. In this study, a bidirectional three-port three-switch DC-DC converter is proposed. The converter contains a low-current ripple port and ripple-free current port. Through the integrated structure, utilization of a coupled inductor, and a new switching strategy, the aforementioned specifications are achieved. A modified switching strategy is also utilized in the converter, which has resulted in the bidirectional operation of the converter between ports. Finally, a comprehensive analysis is presented, and the converter characteristics are validated by experimental results.
This paper proposes a new soft switching dual input converter for renewable energy systems. Multi-input converters are produced by combining discrete converters. These converters reduce the number of circuit elements, cost, volume and weight of the converter and provide a constant output power in different weather conditions. Furthermore, soft switching techniques can be applied to increase efficiency. In this paper, a Zero Voltage Transition (ZVT) dual input boost converter is presented. Only one auxiliary circuit is used to provide the soft switching condition for all of the semiconductor elements. The proposed converter, which is simulated by ORCAD software, is theoretically analyzed. To confirm the validity of the theoretical analysis, a prototype of proposed converter was constructed. Simulation and experimental results confirm the theoretical analysis. An efficiency comparison shows a one percent improvement at nominal loads.
A novel non-isolated bidirectional soft-switching SEPIC/ZETA converter with reduced ripple currents is proposed and characterized in this study. Two auxiliary switches and an inductor are added to the original bidirectional SEPIC/ZETA components to form a new direct power delivery path between input and output. The proposed converter can be operated in the forward SEPIC and reverse ZETA modes with reduced ripple currents and increased voltage gains attributed to the optimized selection of duty ratios. All switches in the proposed converter can be operated at zero-current-switching turn-on and/or turn-off through soft current commutation. Therefore, the switching and conduction losses of the proposed converter are considerably reduced compared with those of conventional bidirectional SEPIC/ZETA converters. The operation principles and characteristics of the proposed converter are analyzed in detail and verified by the simulation and experimental results.
The Transactions of the Korean Institute of Power Electronics
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v.17
no.4
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pp.337-344
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2012
A matrix converter is used for converting AC/AC power directly. In order to generate sinusoidal input/output waveform in matrix converter, it uses nine bidirectional switches and PWM modulation. This paper presents an analytical averaged loss model of matrix converter with DDPWM(direct duty ratio PWM) and proposes a new switching method for reducing switching losses. A Mathematical loss models with average magnitude of voltage/current are classed as conduction and switching loss. The proposed switching pattern is improved with existing DDPWM. To prove improved efficiency with proposed DDPWM, this paper compares losses between suggested switching pattern and conventional switching pattern using mathematical and simulation method. Each loss types are influenced by environmental factors such as temperature, switching frequency, output current and modulation method.
This paper presents a new circuit topology of high-frequency soft switching commutation boost type PWM chopper-fed DC-DC power converter with a loadside auxiliary passive resonant snubber. In the proposed boost type chopper-fed DC-DC power converter circuit operating under a principle of ZCS turn-on and ZVS turn-off commutation, the capacitor and inductor in the auxiliary passive resonant circuit works as the lossless resonant snubber. In addition to this, the voltage and current peak stresses of the power semiconductor devices as well as their di/dt or dv/dt dynamic stress can be effectively reduced by the single passive resonant snubber treated here. Moreover, it is proved that chopper-fed DC-DC power converter circuit topology with an auxiliary passive resonant snubber could solve some problems on the conventional boost type hard switching PWM chopper-fed DC-DC power converter. The simulation results of this converter are illustrated and discussed as compared with the experimental ones. The feasible effectiveness of this soft witching DC-DC power converter with a single passive resonant snubber is verified by the 5kW, 20kHz experimental breadboard set up to be built and tested for new energy utilization such as solar photovoltaic generators and fuel sell generators.
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. In this paper, the authors propose a DC-DC boost converter of high power by partial resonant switch method (PRSM). The switching devices in a proposed circuit are operated with soft switching and the control technique of those is simplified for switch to drive in constant duty cycle. The partial resonant circuit makes use of a inductor using step up and a condenser of loss-less snubber. Also the circuit has a merit which is taken to increase of efficiency, as it makes to a regeneration at input source of accumulated energy in snubber condenser without loss of snubber in conventional circuit. The result is that the switching loss is very low and the efficiency of system is high. The proposed converter is deemed the most suitable for high power applications where the power switching devices are used.
The present article reports an analysis and investigation of a direct AC-AC quasi-resonant converter. A bidirectional power device, whose switching frequency is lower than the frequency of the current passing through the load, is used for its realization. The zero voltage switching mode is described when zero voltage on the power device is available by measuring it with the control system. The continuous current in the resonant inductance by switching the power device at zero voltage is considered, and it is characterized by two sub-modes. A mathematical analysis of the processes has been made and comparative results from the computer simulation and experimental study have been brought. The converter can be used in a wide areas of power electronics: induction heating, wireless power transfer, AC-DC converters, etc.
Due to high power ratings and low conduction loss, the IGBT has become more attractive in switching power supplies. However, its turn-on and turn-off characteristics cause severe switching loss and switching frequency limitation. This paper proposes 2.4kW, 48V, high efficiency half-bridge DC-DC converter using paralleled IGBT-MOSFET switch concept, where each of IGBT and MOSFET plays its part during on-periods and switching instants. The switching loss is analyzed by using the linearized model and the opteration of the converter are investigated by simulation results.
The Transactions of the Korean Institute of Power Electronics
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v.18
no.3
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pp.247-255
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2013
In this paper, a soft switching DC-DC converter for AC module type photovoltaic (PV) module integrated converter is proposed. A push-pull converter is suitable for a low voltage PV AC module system because the step-up ratio of a high frequency transformer is high and the number of primary side switches is relatively small. However, the conventional push-pull converters do not have high efficiency because of high switching losses by hard switching and transformer losses (copper and iron losses) by high turns-ratio of the transformer. In the proposed converter, primary side switches are turned on at zero voltage switching (ZCS) condition and turned off at zero current switching (ZVS) condition through parallel resonance between secondary leakage inductance of the transformer and a resonant capacitor. Therefore the proposed push-pull converter decreases the switching loss using soft switching of the primary switches. Also, the turns-ratio of the transformer can be reduced by half using a voltage-doubler of secondary side. The theoretical analysis of the proposed converter is verified by simulation and experimental results.
Park, Yu-Cheol;Kim, Hee-Jun;Chae, Gyun;Baek, Ju-Won
The Transactions of The Korean Institute of Electrical Engineers
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v.58
no.2
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pp.292-300
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2009
This paper presents an LED BLU driving circuit with a local-dimming structure. The efficiency of the proposed LED driver has been improved by parallel driving 8 serial-connected LED arrays. It employed the soft-switching boost converter topology to reduce the switching power loss of the hard switching boost converter. Soft- and hard-switching converters have the same structure except that the free-wheeling diode in the hard-switching converter is replaced with the n-channel MOSFET in the soft-switching one. The proposed boost converter was compared with the hard switching converter. The soft-switching converter reveals superior ripple and efficiency. A smaller inductance can be used for the soft-switching converter contrasting to the hard-switching one. We also studied on an over-voltage protection circuit of the output of the driver at the no load condition. The protection circuit was applied to the proposed driver, and its operation was confirmed by experiment. Using a local-dimming technique, power consumption of LCD BLUs can be reduced as low as possible according to the brightness of its image.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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