This paper deals with the performance analysis of three phase induction motor considering its stator side faults and operating thermal limits. The speed control of induction motor using three phase boost converter operated by a MOSFET switch and a PI controller is demonstrated and presented in this article. IGBTs switches are used for inverter drive mechanism. The experimental result of speed control of induction motor using voltage control technique clearly shows better accuracy than conventional methods of speed control. A three phase 1HP 415V 0.78 kW 4 Pole induction motor is designed using motor solver software. Based on the parameters used in the software thermal analysis of induction motor is done and torque variation with conductor area, efficiency, output curve, losses in different parts of motor has been obtained. Also different types of faults namely under voltage, over voltage, stator imbalanced voltage, turn to turn, locked rotor bar, wrong alignment of rotor bar with respect to stator are studied and fault analysis is performed. Hence comparison is made based upon the results obtained before and after faults.
기존 자가발전 운동기구의 경우, 입력 임피던스가 고정되어 있어 운동 강도조절이 불가능한 단점이 있다. 또한 운동에너지 회수용 계통연계형 인버터는 특정한 입력전압의 범위를 유지하기위해 큰 용량의 커패시터 사용이 불가피하여 기구의 부피 및 원가 상승문제를 발생시킨다. 본 논문은 능동부하 스위치 구동회로를 사용한 자가발전 운동기구용 부스트 컨버터를 제안한다. 제안 방식은 입력 전류 제어를 통해 운동 강도 조절이 가능하고, 계통연계형 인버터의 전압 범위를 유지하기 위한 큰 용량의 커패시터를 삭제하고 능동부하 스위치 구동회로를 연결함으로써 기구의 소형화 및 원가 저감이 가능하도록 한다. 본 논문에서는 제안된 회로의 이론적 특성을 분석하고 모의실험을 통해 확인하였으며, 150W급 자가발전 운동기용 부스트 컨버터에 적용하여 실험을 통해 가능성을 검증하였다.
Park, Chang-Byung;Choi, Bo-Hwan;Cheon, Jun-Pil;Rim, Chun-Taek
Journal of Power Electronics
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v.14
no.2
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pp.226-236
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2014
A new active LED driver with high power factor (PF) and low total harmonic distortion (THD) compatible with a rapid-start ballast is proposed. An LC input filter is attached to the ballast to increase PF and reduce THD. A boost converter is then installed to regulate the LED current, where an unstable operating region has been newly identified. The unstable region is successfully stabilized by feedback control with two zeroes. The extremely high overall system of the 10th order is completely analyzed by the newly introduced phasor transformed circuits in static and dynamic analyses. Although a small DC capacitor is utilized, the flicker percentage of the LED is drastically mitigated to 1% by the fast controller. The proposed LED driver that employs a simple controller with a start-up circuit is verified by extensive experiments whose results are in good agreement with the design.
Nozadian, Mohsen Hasan Babayi;Zarbil, Mohammad Shadnam;Abapour, Mehdi
Journal of Power Electronics
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v.16
no.4
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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.
HEV(Hybrid Electrical Vehicle)의 배터리와 전동기/발전기용 인버터 사이에 장착되는 양방향 컨버터는 boost/buck 동작을 수행함으로써 차량이 효율적으로 동작되도록 한다. 대표적인 단상(single-phase)의 Half bridge topology를 기준으로 효율을 분석 하였으며 효율 개선을 위하여 다상(multi-phase) 인터리빙, 소프트 스위칭 기술 등이 사용되고 있으나 여기서는 하드 스위칭 상태만 다룬다. Ideal한 컨버터의 경우 단순히 Duty비와 동작 영역에 따라서 출력 상태가 결정 되며 입력전력과 출력전력은 동일하다. 그러나 손실이 있는 경우 입/출력 전력은 동일하지 않게 되고, Duty 역시 변화 한다. 따라서 각 손실 파라미터를 Ideal한 Duty로 가정하고 구할 경우 오차가 발생한다. 또한, 스위칭 소자의 on/off시 발생하는 스위칭 손실은 실험 측정값과 계산값의 차이가 크기 때문에 이 역시 오차의 원인이 된다. 본 논문에서는 각 손실 파라미터와 입/출력 전력을 Duty에 대한 다항식으로 표현 하였다. 고차 다항식의 근을 수치 해석적으로 구하여 손실을 고려한 Duty비를 찾아 낼 수 있다. 스위칭 손실의 경우 데이터 시트에 주어진 손실 그래프를 테스트 영역까지 1차 근사하여 사용함으로써 정확한 효율 측정이 가능하도록 하였다.
A family of dual-DC-input (DI) dual-buck inverters (DBIs) is proposed by employing a DI switching cell as the input of traditional DBIs. Three power ports, i.e. a low voltage DC input port, a high voltage DC input port and an AC output port, are provided by the proposed DI-DBIs. A low voltage DC source, whose voltage is lower than the peak amplitude of the AC side voltage, can be directly connected to the DI-DBI. This supplies power to the AC side in single-stage power conversion. When compared with traditional DBI-based two-stage DC/AC power systems, the conversion stages are reduced, and the power rating and power losses of the front-end Boost converter of the DI-DBI are reduced. In addition, five voltage-levels are generated with the help of the two DC input ports, which is a benefit in terms of reducing the voltage stresses and switching losses of switches. The topology derivation method, operation principles, modulation strategy and characteristics of the proposed inverter are analyzed in-depth. Experimental results are provided to verify the effectiveness and feasibility of the proposed DI-DBIs.
본 논문에서는 높은 승압비를 갖는 전압 클램프 탭인덕터 부스트 컨버터를 제안한다. 기존의 탭인덕터 부스트 컨버터 방식은 높은 승압비를 얻기 위해 사용되었던 탭인덕터로 인하여 일반적인 부스트 컨버터에 비해 주스위치와 다이오드의 전압스트레스가 크다는 단점이 있다. 또한, 누설 인덕터 성분과 기생 캐패시터로 인해 발생하는 공진 전압을 없애기 위해 손실스너버를 사용함으로 전력변환효율이 떨어지는 단점을 갖는다. 반면, 제안된 방식은 손실 스너버 없이 전압 클램핑 캐패시터를 사용하고 있다. 이 캐패시터는 기존의 탭인덕터 부스트컨버터의 주스위치 및 다이오드의 전압 스트레스를 줄이는 기능을 제공하게 된다. 본 논문에서는 제안된 부스트 컨버터의 동작원리를 이론적으로 해석하고, 모의실험을 통해 제안된 회로의 타당성을 검증하였다.
The Transactions of The Korean Institute of Electrical Engineers
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v.57
no.10
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pp.1796-1801
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2008
In this paper, a new current based maximum power point tracking (CMPPT) method is proposed for a single phase photovoltaic power conditioning system and the current based MPPT modifies incremental conductance method. The current based MPPT method makes the entire control structure of the power conditioning system simple and uses an inherent current source characteristic of solar cell array. In addition, digital phase locked loop using an all pass filter is introduced to detect phase of grid voltage as well as peak voltage. Controllers about dc/dc boost converter, dc-link voltage, dc/ac inverter is designed for a coordinated operation. Furthermore, PI current control using a pseudo synchronous d-q transformation is employed for grid current control with unity power factor. 3kW prototype photovoltaic power conditioning system is built and its experimental results are given to verify the effectiveness of the proposed control schemes.
Kim, Seok-Hee;Choi, Byung-Min;Park, Joung-Hu;Jeon, Hee-Jong
The Transactions of the Korean Institute of Power Electronics
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v.19
no.2
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pp.133-138
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2014
This paper proposes a low power-loss averaging current mode control using a resistor and bypass switch. Generally, current sensing method using a resistor has a disadvantage of power loss which degrades the efficiency of the entire systems. On the other hand, proposed measurement technique operating with bypass-switch connected in parallel with sensing resistor can reduce power loss significantly the current sensor. An analog-circuited bypass driver is implemented and used along with an average-circuit mode controller. The bypass switch bypasses the sensing current with a small amount of power loss. In this paper, a 50[W] prototype average current mode boost converter has been implemented for the experimental verification.
In this paper, light-emitting-diode (LED) backlight driving circuits and dimming method for medium-sized and large liquid crystal displays (LCDs) are proposed. The double loop control method, the intelligent-phase-shifted PWM dimming method, the fast-switching current regulator, and the current matching techniques are proposed to improve not only the current regulation characteristics and the power efficiency but also the current matching characteristics and the transient response of the LED current. The brightness of the backlight using the proposed local dimming method was determined from the histogram of the local block to reduce the power consumption of the backlight without image distortion. The measured maximum power efficiency of the LED backlight driving circuit for medium-sized LCDs was 90%, and the simulation results showed an 88% maximum power efficiency of the LED backlight driving circuit for large LCDs. The maximum backlight power-saving ratio of the proposed dimming method was 41.7% in the simulation with a high-contrast image. The experiment and simulation results showed that the performance of LEDs as LCD backlight units (BLUs) improved with the proposed circuits and method.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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