This paper proposes a boost-input self-driven active clamp ZVS converter eliminating the extra dirve circuit for the active clamp switch. The converter used the auxiliary winding of the transformer to drive the active clamp switch and to achieve asymmetrical duty control. This paper presents the operation principle and the analyzed results of dynamic characteristics including steady state characteristics of the converter proposed. The experimental results were used to verify the theoretical predictions. A 300W (15V/20A) prototype converter that only exhibited 2-turn winding number in the auxiliary winding was sufficient to drive the active clamp switch on the input voltage of 80V. Finally, the maximum efficiency of 91.2% was achieved for the prototype converter and the proposed converter had stable closed loop characteristic with phase margin $55^{\circ}$.
Generation system using regenerative energy like photovoltaic, fuelcell is increased, PCS technology coming into the spotlight. The efficiency of DC-DC converter as part of the PCS is very important, multi-phase boost converter has more advantage than other topology. Input current of the multi-phase boost converter is divided into two inductor current because of parallel structure of the boost converters, thus it has features of decreasing input current ripple and output voltage ripple. Also multi-phase boost converter with soft switching can decrease switching loss using ZCS and ZVS. In this paper, simulation and experiment are performed to verify operation of the proposed converter, and efficiencies of the conventional and proposed converter are compared.
본 논문은 Custom Power의 입력 전압 Sag 보상을 위해 사용되는 PWM Boost AC-AC 컨버터의 정적 특성 및 동적 특성의 모델링 및 해석을 다룬다. 특히 회로 DQ 변환 기법을 사용하여 기본파 영역에서 시스템의 특성을 모두 포함하는 등가회로를 구하고, 전압이득과 입력역률에 대한 해석적인 결과를 도출한다. 또한, 제어의 관점에서 유용한 일정한 동작점 하에서의 선형화된 상태방정식을 구한다. 끝으로, 시뮬레이션을 통하여 제안된 등가회로 모델링과 해석이 타당함을 확인하였다.
본 논문은 Custom Power의 입력 전압 Sag 보상을 위해 사용되는 3상 PWM Boost AC-AC 컨버터의 정적특성 및 동적 특성의 모델링 및 해석을 다룬다. 특히 회로 DQ 변환 기법을 사용하여 기본파 영역에서 시스템의 특성을 모두 포함하는 등가회로를 구하고, 전압이득과 입력 역률에 대한 해석적인 결과를 도출한다. 또한, 제어의 관점에서 유용한 일정한 동작 점 하에서의 선형화 된 상태방정식을 구한다. 끝으로, PSIM 시뮬레이션을 통하여 제안된 등가회로 모델링과 해석이 타당함을 확인하였다.
Photovoltaic conditioning systems normally use a maximum power point tracking (MPPT) technique to deliver the highest possible power to the load continuously when variations occur in the insolation and temperature. A unique method of tracking the maximum power points (MPPs) and forcing the boost converter system to operate close to these points is presented through deriving small-signal model and transfer function of boost converter considering input capacitor. This paper aims at modeling boost converter including fairly large equivalent series resistance(ESR) of input reservoir capacitor by state-space-averaging method and PWM switch model. In the future, properly designed controller for compensation will be constructed in 3kw real system for maximum photovoltaic power tracking control.
This paper presents a transformer-based reconfigurable synchronous boost converter. The lowest maximum power point tracking (MPPT)-input voltage and peak efficiency of the proposed boost converter, 20 mV and 88%, respectively, were achieved using a reconfigurable synchronous structure, static power loss minimization design, and efficiency boost mode change (EBMC) method. The proposed reconfigurable synchronous structure for high efficiency enables both a transformer-based self-startup mode (TSM) and an inductor-based MPPT mode (IMM) with a power PMOS switch instead of a diode. In addition, a static power loss minimization design, which was developed to reduce the leakage current of the native switch and quiescent current of the control blocks, enables a low input operation voltage. Furthermore, the proposed EBMC method is able to change the TSM into IMM with no additional time or energy loss. A prototype chip was implemented using a $0.18-{\mu}m$ CMOS process, and operates within an input voltage range of 9 mV to 1 V, and an output voltage range of 1 V to 3.3 V, and provides a maximum output power of 37 mW.
Continuous conduction mode (CCM) boost converters are commonly used in home appliances and various industries because of their simple topology and low input current ripples. However, these converters suffer from several disadvantages, such as hard switching of the active switch and reverse recovery problems of the output diode. These disadvantages increase voltage stresses across the switch and output diode and thus contribute to switching losses and electromagnetic interference. A new topology is presented in this work to improve the switching characteristics of CCM boost converters. Zero-current turn-on and zero-voltage turn-off are achieved for the active switches. The reverse-recovery current is reduced by soft turning-off the output diode. In addition, an input current sensorless control is applied to the proposed topology by pre-calculating the duty cycles of the active switches. Power factor correction is thus achieved with less effort than that required in the traditional method. Simulation and experimental results verify the soft-switching characteristics of the proposed topology and the effectiveness of the proposed input current sensorless control.
A dual-input boost-buck converter with coupled inductors (DIBBC-CI) is proposed as a thermoelectric generator (TEG) power conditioner with a wide input voltage range. The DIBBC-CI is built by cascading two boost cells and a buck cell with shared inverse coupled filter inductors. Low current ripple on both sides of the TEG and the battery are achieved. Reduced size and power losses of the filter inductors are benefited from the DC magnetic flux cancellation in the inductor core, leading to high efficiency and high power density. The operational principle, impact of coupled inductors, and design considerations for the proposed converter are analyzed in detail. Distributed maximum power point tracking, battery charging, and output control are implemented using a competitive logic to ensure seamless switching among operational modes. Both the simulation and experimental results verify the feasibility of the proposed topology and control.
The non-inverting buck-boost converter (NIBB) is a step-up and step-down DC-DC converter suitable for wide-input-voltage-range applications. However, when the input voltage is close to the output voltage, the NIBB needs to operate in the buck-boost mode, causing a significant efficiency reduction since all four switches operates in the PWM mode. Considering both the current stress limitation and the efficiency optimization, a novel design methodology for the optimal phase-shift modulation of a NIBB in the buck-boost mode is proposed in this paper. Since the four switches in the NIBB form two bridges, the shifted phase between the two bridges can serve as an extra degree of freedom for performance optimization. With general phase-shift modulation, the analytic current expressions for every duty ratio, shifted phase and input voltage are derived. Then with the two key factors in the NIBB, the converter efficiency and the switch current stress, taken into account, an objective function with constraints is derived. By optimizing the derived objective function over the full input voltage range, an offline design methodology for the optimal modulation scheme is proposed for efficiency optimization on the premise of current stress limitation. Finally, the designed optimal modulation scheme is implemented on a DSPs and the design methodology is verified with experimental results on a 300V-1.5kW NIBB prototype.
본 논문에서는 BF 컨버터의 Active PFC 시스템을 구성하고, 전력 변환시 입력 전류를 전원 전압과 동상인 정현파로 제어하며 직류 출력 전압을 제어하기 위한 PWM-PFM 제어 기법을 사용하여 역률을 개선하였다. FET와 IGBT를 이용하여 본 논문에서 제시한 Boost 컨버터와 인버터 회로를 구성하였고, 제안된 Boost 컨버터의 제어 회로는 마이크로프로세서 80C196으로 구성하였다. 또한 입력 전압이 30V이고, Boost 인덕터가 1.1 mH일 때 정격 출력은 전압 50V, 전류 IA, 듀티비 (Duty Ratio) 0.5 이상으로 하였다. 부하 저항의 변화에 따른 전압 변화를 PWM-PFM 제어 기법을 이용하여 제어하였고, 전류 성형 기법을 이용하여 역률이 0.96 가지 개선됨을 실험으로써 입증하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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