Hu, Tao;Khan, Muhammad Mansoor;Xu, Kai;Zhou, Lixin;Rana, Ahmad
Journal of Power Electronics
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v.15
no.4
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pp.886-898
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2015
The design feasibility of a micro unidirectional DC transmission system based on an input-parallel output-parallel (IPOP) converter is analyzed in this paper. The system consists of two subsystems: an input-parallel output-series (IPOS) subsystem to step up the DC link voltage, and an input-series output-parallel (ISOP) subsystem to step down the output voltage. The two systems are connected through a transmission line. The challenge of the delay caused by the communication in the control system is addressed by introducing a ring communication structure, and its influence on the control system is analyzed to ensure the feasibility and required performance of the converter system under practical circumstances. Simulation and experiment results are presented to verify the effectiveness of the proposed design.
Kim, Hyun-Woo;Jeon, Young-Tae;Park, Joung-Hu;Jeon, Hee-Jong
The Transactions of the Korean Institute of Power Electronics
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v.20
no.5
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pp.395-401
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2015
This paper proposes a new bidirectional DC-DC converter with high efficiency. The proposed converter is composed of a flyback and a tapped-inductor boost converter to satisfy extreme operating conditions with low cost. The outputs are connected in series to achieve a high-voltage step-up. In the reverse direction, the proposed converter has an extreme step-down voltage. In this study, the proposed converter was employed with a 100 W hardware prototype. To design the controller, a small-signal transfer function of the proposed converter is derived. For PV power conditioning systems, a maximum power point tracking method is applied with perturb and observe method. To verify the operation of the bidirectional power flow, the current controller is applied. All of the controllers are employed with a digital signal processor.
In this paper, a buck-boost type battery charger is developed for charging battery set with a lower voltage. This battery charger is configured by a rectifier circuit, an integrated boost/buck power converter and a switched capacitors circuit. A boost power converter and a buck power converter sharing a common power electronic switch are integrated to form the integrated boost/buck power converter. By controlling the common power electronic switch, the battery charger performs a hybrid constant-current/constant-voltage charging method and gets a high input power factor. Accordingly, both the power circuit and the control circuit of the developed battery charger are simplified. The switched capacitors circuit is applied to be the output of the boost converter and the input of the buck converter. The switched capacitors circuit can change its voltage according to the utility voltage so as to reduce the step-up voltage gain of the boost converter when the utility voltage is small. Hence, the power efficiency of a buck-boost type battery charger can be improved. Moreover, the step-down voltage gain of the buck power converter is reduced to increase the controllable range of the duty ratio for the common power electronic switch. A prototype is developed and tested to verify the performance of the proposed battery charger.
Khan, Shakil Ahamed;Rahim, Nasrudin Abd.;Bakar, Ab Halim Abu;Kwang, Tan Chia
Journal of Power Electronics
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v.15
no.2
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pp.356-365
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2015
This paper presents a new single phase front-end ac-dc bridgeless power factor correction (PFC) rectifier topology. The proposed converter achieves a high efficiency over a wide range of input and output voltages, a high power factor, low line current harmonics and both step up and step down voltage conversions. This topology is based on a non-inverting buck-boost (Zeta) converter. In this approach, the input diode bridge is removed and a maximum of one diode conducts in a complete switching period. This reduces the conduction losses and the thermal stresses on the switches when compare to existing PFC topologies. Inherent power factor correction is achieved by operating the converter in the discontinuous conduction mode (DCM) which leads to a simplified control circuit. The characteristics of the proposed design, principles of operation, steady state operation analysis, and control structure are described in this paper. An experimental prototype has been built to demonstrate the feasibility of the new converter. Simulation and experimental results are provided to verify the improved power quality at the AC mains and the lower conduction losses of the converter.
The Transactions of the Korean Institute of Electrical Engineers
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v.35
no.12
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pp.541-554
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1986
This paper presents the results of driving performance analysis of permanent magnet synchronous motor using a microprocessor based control system. The system consists of three phase power transistor inverters, three phase controlled rectifier, three central processing units, and sensors. The three CPUs are, respectively, used to generate PWM control signals for the inverter generating three phase sine wave, to generate the gate control signals for firing the converter, and to supervise other two CPUs. The supervisor is used to compute PI control algtorithm to three phase reference sine wave for the inverter. It is also used to maintain a constant voltage frequency ratio for the converter operating as a constant torque controller. The inverter CPU retrieves precomputed PWM patterns from look up tables because of computation speed limitations found in almost available microprocessors. The converter CPU also retrieves precomputed gate control patterns from another look-up tables. For protecting the control ststem from any damage by extraordinary over currents, the supervisor receives the data from current sensor, CT, and break down the CB to isolate the circuits from source. A resolver has a good performance characteristics of overall speed range, especially on low speed range. Therefor the speed control accuracy is impoved. The microprocessor based PM synchronous motor control system, thus, has many advantages such as constant torque characteristics, improvement of wave, limitation on extraordinary over currents, improvement of speed control accuracy, and fast response speed control using multi-CPU and look-up tables.
Journal of the Korean Institute of Illuminating and Electrical Installation Engineers
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v.28
no.10
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pp.16-26
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2014
This paper proposes new 13-level inverter topology and DC/DC converter buck-boost structure topology for multilevel, compounding uni-directional and bi-directional switches, and proposes high-efficient multilevel inverter system in which the proposed two PCS(Power Conditioning System) was connected in series. In proposed multilevel inverter of forming a output 13-level phase voltage by using total 18 switching parts, Then bi-directional switch has a characteristic of reducing conduction loss and controlling the reactive power effectively by separating electrically from the neutral point. DC/DC converter for supplying in dependent 3 DC voltage to the proposed multi-level inverter generates 180-degree phase shifted PWM by the symmetrically combined structure of 2 buck-boost converter and twice switching frequency efficiency can be obtained, meanwhile, the converter can step up/down the output voltage and 20% output can be generated comparing the input voltage. This proposed system is verified with the simulation and laboratory test.
In this paper, an IC realization of a cell-network type SC DC-DC converter is reported. To achieve small and low-cost realization, the converter is designed by using a 1.2 $\mu\textrm{m}$ CMOS technology. The CMOS implemented converter will be useful as a building block of various mobile equipments since step-up and step-down voltages can be provided at one time. Concerning the proposed DC-DC converter, SPICE simulatiorls are performed to investigate the characteristics of the circuit. The SPICE simulations show that, the efficiency of the simulated circuit is more than 95 %. From the layout design using a CAD tool, MAGIC, the VLSI chip is fabricated in the chip fabrication program of VLSI Design and Education Center(VDEC), the University of Tokyo with the collaboration by On-Semiconductor. The proposed circuit is integrable by a standard 1.2 $\mu\textrm{m}$ CMOS technology.
Journal of the Korean Institute of Illuminating and Electrical Installation Engineers
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v.20
no.5
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pp.49-56
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2006
The bi-directional converter interfaces the low voltage battery to the inverter do link of FC generation system. When power flows from the low voltage side(battery: 48[V]) to the high voltage side(dc link: 380[V]), the circuit works in discharge mode (boost) to power the high voltage side load; otherwise, it works in charge mode (buck) to charge the low voltage side battery. In this paper, the 1.5[kW] active clamp current-fed full bridge converter employing MOSFETs is operated to discharge the battery whereas a voltage-fed half bridge converter employing IGBTs is operated to charge the battery.
Kim, Seong-Hwan;Hur, Jae-Jung;Jeong, Bum-Dong;Yoon, Kyoung-Kuk
Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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v.41
no.1
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pp.76-82
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2017
Since the introduction of electronically controlled engines and electric propulsion ships, the need for an uninterruptible power supply for emergency power supply devices that use batteries has gained importance. The bidirectional converter in such emergency power supply devices is a crucial component. This paper proposes, a topology for an improved DC-DC bidirectional converter that is characterized by a high voltage conversion ratio and low voltage stress of switches. To confirm the performance of the converter, a computer simulation was executed with PSIM software. The conversion ratio of the proposed converter was found to be four times higher than the conventional boost converter in step-up mode and one-fourth that of the conventional buck converter in step-down mode, and the voltage stress of the switches was one-fourth of the high-side voltage. Moreover, the proposed converter was confirmed to be able to distribute equal currents between two interleaved modules without using any extra current-sharing control method because of the charge balance of its blocking capacitors.
본 논문에서는 높은 승 강압비를 갖는 양방향 DC-DC 컨버터에 대한 최적의 스위칭 기법을 제안한다. 제안한 컨버터는 CCM에서도 소프트 스위칭이 가능하여 스위칭 손실뿐만 아니라 인덕터의 발열도 줄일 수 있다. 또한 모든 소자의 전압 정격과 수동소자의 부피도 기존 양방향 컨버터 보다 작아 고효율 및 고전력밀도의 달성을 기대 할 수 있다. 1.5kW 시작품의 실험을 통해 본 논문의 타당성을 검증하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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