• 제목/요약/키워드: Boost DC/DC converter

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Experimental Assessment with Wind Turbine Emulator of Variable-Speed Wind Power Generation System using Boost Chopper Circuit of Permanent Magnet Synchronous Generator

  • Tammaruckwattana, Sirichai;Ohyama, Kazuhiro;Yue, Chenxin
    • Journal of Power Electronics
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    • 제15권1호
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    • pp.246-255
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    • 2015
  • This paper presents experimental results and its assessment of a variable-speed wind power generation system (VSWPGS) using permanent magnet synchronous generator (PMSG) and boost chopper circuit (BCC). Experimental results are obtained by a test bench with a wind turbine emulator (WTE). WTE reproduces the behaviors of a windmill by using servo motor drives. The mechanical torque references to drive the servo motor are calculated from the windmill wing profile, wind velocity, and windmill rotational speed. VSWPGS using PMSG and BCC has three speed control modes for the level of wind velocity to control the rotational speed of the wind turbine. The control mode for low wind velocity regulates an armature current of generator with BCC. The control mode for middle wind velocity regulates a DC link voltage with a vector-controlled inverter. The control mode for high wind velocity regulates a pitch angle of the wind turbine with a pitch angle control system. The hybrid of three control modes extends the variable-speed range. BCC simplifies the maintenance of VSWPGS while improving reliability. In addition, VSWPGS using PMSG and BCC saves cost compared with VSWPGS using a PWM converter.

The Effect of Series and Shunt Redundancy on Power Semiconductor Reliability

  • Nozadian, Mohsen Hasan Babayi;Zarbil, Mohammad Shadnam;Abapour, Mehdi
    • Journal of Power Electronics
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    • 제16권4호
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    • pp.1426-1437
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    • 2016
  • In different industrial and mission oriented applications, redundant or standby semiconductor systems can be implemented to improve the reliability of power electronics equipment. The proper structure for implementation can be one of the redundant or standby structures for series or parallel switches. This selection is determined according to the type and failure rate of the fault. In this paper, the reliability and the mean time to failure (MTTF) for each of the series and parallel configurations in two redundant and standby structures of semiconductor switches have been studied based on different failure rates. The Markov model is used for reliability and MTTF equation acquisitions. According to the different values for the reliability of the series and parallel structures during SC and OC faults, a comprehensive comparison between each of the series and parallel structures for different failure rates will be made. According to the type of fault and the structure of the switches, the reliability of the switches in the redundant structure is higher than that in the other structures. Furthermore, the performance of the proposed series and parallel structures of switches during SC and OC faults, results in an improvement in the reliability of the boost dc/dc converter. These studies aid in choosing a configuration to improve the reliability of power electronics equipment depending on the specifications of the implemented devices.

태양광 전력변환장치의 PI, PR 및 PD 제어기 비교 연구 (Comparative study of proportional-integral, proportional-resonant, and predictive deadbeat controllers in a PV PCS)

  • 레딘브엉;김창순;황철상;박민원;유인근
    • 대한전기학회:학술대회논문집
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    • 대한전기학회 2015년도 제46회 하계학술대회
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    • pp.1050-1051
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    • 2015
  • In industry, there are several different controllers which can be implemented for power conditioning systems (PCS) such as proportional-resonant (PR), predictive deadbeat (PD), or proportional-integral (PI) controller. But there are not any comparison studies about these controllers. To investigate the differences between the three types of the controllers, this paper presents a comparative study of PR, PI, and PD controllers in a photovoltaic (PV) PCS. These controllers are designed mathematically and simulated for the comparative analysis. The PI controller is designed in the rotating reference (dq) frame. The PR and PD controllers are implemented in the natural (abc) reference frame. The PCS is composed of a DC-DC boost converter and a full bridge inverter. The filter of the PCS is an LCL filter including a passive damping resistor. The parameters of PCS are 3 kW, 25 kHz switching frequency and 220 V-60 Hz grid voltage. The comparison results between these controllers for the grid-connected PCS are clearly shown. The simulation results demonstrate the detailed characteristics of each controller for the PV PCS in order to choose the controller for individual target properly.

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A Single-Stage LED Tube Lamp Driver with Input-Current Shaping for Energy-Efficient Indoor Lighting Applications

  • Cheng, Chun-An;Chang, Chien-Hsuan;Cheng, Hung-Liang;Chung, Tsung-Yuan;Tseng, Ching-Hsien;Tseng, Kuo-Ching
    • Journal of Power Electronics
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    • 제16권4호
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    • pp.1288-1297
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    • 2016
  • This study proposes a single-stage light-emitting diode (LED) tube lamp driver with input-current shaping for T8/T10-type fluorescent lamp replacements. The proposed AC-DC LED driver integrates a dual-boost converter with coupled inductors and a half-bridge series-resonant converter with a bridge rectifier into a single-stage power conversion topology. This paper presents the operational principles and design considerations for one T8-type 18 W-rated LED tube lamp with line input voltages ranging from 100 V rms to 120 V rms. Experimental results for the prototype driver show that the highest power factor (PF = 0.988), lowest input current total harmonic distortion (THD = 7.22%), and highest circuit efficiency (η = 92.42%) are obtained at an input voltage of 120 V. Hence, the proposed driver is feasible for use in energy-efficient indoor lighting applications.

디지털 제어기를 이용한 PFC 컨버터의 설계 (The Design of PFC Converter based on Digital Controller)

  • 이혁진;주정규;양오;안태영
    • 대한전기학회:학술대회논문집
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    • 대한전기학회 2003년도 학술회의 논문집 정보 및 제어부문 B
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    • pp.987-990
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    • 2003
  • 산업현장에서의 인터넷환경 및 원격 제어를 위한 시스템 개발에서 신뢰성이 있고 경제적이며 지능적인 Power Supply가 요구되고 있다. 최근 통신시스템의 Power Supply는 수 kA이상의 출력전류를 가지고 있으며 최소 10개 이상의 모듈로 이루어져 있다. High-End 서버 시스템과 같이 수백 개의 마이크로프로세서를 내장한 시스템은 수십 kW의 전력을 소모한다. 이들이 사용하는 Power Supply는 별도의 시스템 제어기와의 통신으로 시스템에서 발생하는 발열, 소모전력, Total Harmonic Distortion (THD)에 대한 정보를 바탕으로 시스템이 갖는 각각의 Module에 대해 효과적이고 신뢰성 있는 전력공급을 하여야 만다. Distributed Power System (DPS)에서 가장 중요만 역할을 담당하는 Power Factor Correction (PFC) AC-DC Converter의 디지털 제어는 시스템 제어기와의 통신능력을 충분히 고려하면서 DPS를 위한 적합한 솔루션을 제공할 것이다. 본 논문에서는 Digital Signal Processor (DSP)를 사용하여 PFC 제어에 필요한 전파정류전압, 입력전류, 출력전압을 계측하여 역률개선과 THD의 저감을 위한 전류의 추종을 제어하면서 이들 제어기에서의 파라미터를 PC를 통해 모니터하여 최근의 추세를 만족시킬 수 있는 시스템을 구현할 수 있을 것으로 사료된다.

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전류 분배 특성이 향상된 드룹 방법에 관한 연구 (A Study on the Droop Method with Improved Current Distribution Characteristics)

  • 장바울
    • 전기전자학회논문지
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    • 제23권3호
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    • pp.785-792
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    • 2019
  • 다중 컨버터 모듈을 병렬 운전 시, 시스템의 신뢰성 향상을 위해 모듈 간 균등한 전력 분배가 이루어져야 한다. 본 논문에서는 기존의 드룹 제어 방법을 개선하여 전류 분배 특성이 향상된 개선된 드룹 제어 방법을 제시한다. 제안하는 방법에서는 각 모듈의 전류가 설정값보다 커질 경우, 출력 전압 설정값을 상향 조정하여 모듈 간 전류 분배 특성이 개선되도록 한다. 한편, 출력 전압을 공차 범위 안에서 관리하고자 할 때, 출력 전압 설정값이 항상 상향 조정된다면 이용 가능한 제어 IC 기준값($v_{ref}$)의 범위가 줄어들게 된다. 따라서 상향 조정으로 인해 모듈 간 출력 전압 설정값이 역전될 경우 하향 조정을 통해 이를 해결하고자 하였다. 제안하는 방법은 2개의 부스트 컨버터 모듈로 구성된 17.5V/500mA급 프로토타입을 통해 실험으로 검증하였다.

역률개선용 소프트 스위칭 부스트 컨버터 (Soft Switching Boost Converter for Power Factor Correction)

  • 황춘환;박상훈;장수진;원충연;정용채
    • 전력전자학회:학술대회논문집
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    • 전력전자학회 2007년도 추계학술대회 논문집
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    • pp.118-120
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    • 2007
  • 일반적인 AC/DC변환 장치는 안정화된 직류 전원을 얻기 위해 대용량의 커패시터와 고속의 전력용 반도체 스위칭 소자를 사용한다. 하지만, 이러한 소자의 사용으로 인해 입력측의 고조파 손실 및 역률 저하의 문제점을 갖게 되고 고속 스위칭에 따른 스위칭 손실에 의한 효율이 저하되는 문제점을 갖게 된다. 따라서 본 논문에서는 역률개선이 가능하고 스위칭 손실이 저감되는 ZVS 방식을 이용한 새로운 형태의 역률개선용 소프트스위칭 방식의 부스트 컨버터를 제안한다.

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Bridgeless Buck PFC Rectifier with Improved Power Factor

  • Malekanehrad, Mahdi;Adib, Ehsan
    • Journal of Power Electronics
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    • 제18권2호
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    • pp.323-331
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    • 2018
  • Buck power factor correction (PFC) converters, compared with conventional boost PFC converters, exhibit high efficiency performance in the entire range of universal line voltage. This feature has gotten more attention for eliminating the zero crossing dead angle of buck PFC rectifiers. Furthermore, bridgeless structures for the reduction of conduction losses have been proposed. The aim of this paper is to introduce a single-phase buck rectifier that simultaneously has unity power factor (PF) and bridgeless structure while operating in the continuous conduction mode (CCM). For this purpose, two auxiliary flyback converters without any active switches are applied to a bridgeless buck rectifier to eliminate the zero crossing dead angle and achieve unity power factor, low total harmonic distortion (THD) and high efficiency. The operation and design considerations of the proposed rectifier are verified on a 150W, 48V prototype using a conventional peak-current-mode control. The measurement results show that the proposed rectifier has nearly unity power factor, THD less than 7% and high efficiency.

태양광 마이크로 인버터의 Power Decoupling을 위한 양방향 벅-부스트 컨버터 제어기 설계 (Controller Design of Bidirectional Buck-Boost Converter for Power Decoupling of Photovoltaic Micro-Inverter)

  • 신종현;박종후
    • 전력전자학회:학술대회논문집
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    • 전력전자학회 2014년도 추계학술대회 논문집
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    • pp.13-14
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    • 2014
  • 본 논문에서는 유사 DC-Link 타입의 태양광 마이크로 인버터에서 요구되는 대용량의 전해 커패시터의 단점을 지적하고 이를 제거하기 위해 shunt 방식으로 연결되는 양방향 벅-부스트 컨버터 제어방법을 제안한다. 태양광 마이크로 인버터는 동작 특성상 PV 입력단에 120Hz 리플이 존재하지만 대용량의 전해 커패시터를 적용함으로써 리플을 제거할 수 있다. 하지만 전해 커패시터의 짧은 수명이 전체 시스템의 신뢰성을 저하시키기 때문에 이를 극복하기 위한 부가적인 회로가 필요하다. 본 논문에서는 제안한 1차측의 플라이백 스위치 전류 제어기의 레퍼런스를 공유함으로써 전류 센서수를 감소시키고 PV 입력단 Capacitance를 낮출 수 있는 양방향 벅-부스트 회로의 제어기를 시뮬레이션을 통하여 검증하였다.

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변압기 없는 계통연계형 PV PCS고찰 (Transformer-less Type Grid-Connected PV Power Conditioning System)

  • 정영석;유권종;정명웅;최재호;최주엽
    • 전력전자학회:학술대회논문집
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    • 전력전자학회 2002년도 전력전자학술대회 논문집
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    • pp.551-554
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    • 2002
  • This paper describes a new interactive inverter between a photovoltaic(PV) array and single-phase utility that avoid the bulky input (60Hz) transformer on the AC side. The interface employs a pwm boost converter on the DC side followed by a pwm current-forced single-phase rectifier for injecting the power from the PV array into the mains. The current waveform at the AC side remains sinusoidal and exactly in phase at all time. The circuit also has the advantage of requiring fewer switching device than high-frequency link system. This paper describes modeling of PV array and new system topology. Simulation results on the performance of the connection are also presented.

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