In this paper, a low cost bridgeless interleaved power factor correction topology for electric vehicle charger application is proposed. With the proposed topology the number of switches, inductors, current sensors and associated circuits can be reduced, thereby reducing the cost of the system as compared to the conventional bridgeless PFC circuit. The reduced input current ripple by the proposed interleaved topology makes it suitable for high power applications such as electric vehicle chargers since it can reduce the size of the inductor core and the Electro Magnetic Interference (EMI) problem. In the proposed topology only one current sensor is required. All the boost inductor currents can be reconstructed by sampling the output current and used to control the input current. Therefore the typical problem caused by the unequal current gain of each current sensor inherently does not exist in the proposed topology. In addition the current sharing between converters can be achieved more accurately and the high frequency distortion is decreased. The performance of the proposed converter is verified by the experimental results with a prototype of 6.6kW bridgeless interleaved PFC circuit.
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.
An interleaved bridgeless buck-boost AC/DC converter is presented in this paper to achieve the characteristics of low conduction loss, a high power factor and low harmonic and ripple currents. There are only two power semiconductors in the line current path instead of the three power semiconductors in a conventional boost AC/DC converter. A buck-boost converter operated in the boundary conduction mode (BCM) is adopted to control the active switches to achieve the following characteristics: no diode reverse recovery problem, zero current switching (ZCS) turn-off of the rectifier diodes, ZCS turn-on of the power switches, and a low DC bus voltage to reduce the voltage stress of the MOSFETs in the second DC/DC converter. Interleaved pulse-width modulation (PWM) is used to control the switches such that the input and output ripple currents are reduced such that the output capacitance can be reduced. The voltage doubler topology is adopted to double the output voltage in order to extend the useable energy of the capacitor when the line voltage is off. The circuit configuration, principle operation, system analysis, and a design example are discussed and presented in detail. Finally, experiments on a 500W prototype are provided to demonstrate the performance of the proposed converter.
본 논문은 브릿지리스 부스트 PFC 컨버터를 사용한 저용량 단상 단방향 인버터 시스템에 관한 연구이다. 단상 PFC 인버터 시스템의 고효율화를 위해 브릿지리스 부스트 컨버터를 사용하였고 브릿지리스 부스트 컨버터의 CRM 모드로 동작하는 제어기를 제안하였다. 제안된 제어기를 브릿지리스 부스트 PFC 인버터 시스템에 적용하여 시뮬레이션으로 검증하였다.
본 논문에서는 영전압 스위칭을 하고 브리지가 없는 부스트 역률 보상 회로를 제안한다. 제안하는 회로에서는 브리지 다이오드를 제거하여 도통 손실을 줄일 수 있다. 게다가, 스위치 내부 다이오드의 역회복 전류 문제를 줄여주고 스위치가 영전압 스위칭을 하므로 스위칭 손실을 크게 줄일 수 있다. 본 논문에서는 제안하는 회로의 이론적 해석 및 설계방법을 설명하고 실험결과를 통해 회로의 동작을 검증한다.
This paper proposes a two-phase interleaved bridgeless single-stage ac-dc converter with magnetic integration that can achieve CCM power factor correction without input current sensing. All switches achieve ZVS turn-on and all diodes achieve ZCS turn-on for the whole grid cycle. SDAB-based modulation strategy is applied which results in simple power control and wide range output voltage. A flux cancellation method to integrate the interleaved transformer is firstly proposed in this paper to reduce the core size and loss. Experimental results on a 1.7-kW, 50kHz prototype are given to verify the principle and advantages of the proposed ac-dc converter.
A highly efficient AC-DC converter for small wind power generation systems using a brushless DC generator (BLDCG) is presented in this paper. The market standard AC-DC converter for a BLDCG consists of a three-phase diode rectifier and a boost DC-DC converter, which has an IGBT and a fast recovery diode (FRD). This kind of two-stage solution basically suffers from a large amount of conduction loss and the efficiency greatly decreases under a light load, or at a low current, because of the switching devices with a P-N junction. In order to overcome this low efficiency, especially at a low current, a three-phase bridgcless converter consisting of three upper side FRDs and three lower side Super Junction FETs is presented. In the overall operating speed region, including the cut-in speed, the efficiency of the proposed converter is improved by up to 99%. Such a remarkable result is validated and compared with conventional solutions by calculating the power loss based on I-V curves and the switching loss data of the adopted commercial switches and the current waveforms obtained through PSIM simulations.
Kim, Min-Jung;Joo, Dong-Myoung;Ann, Sang-Joon;Lee, Byoung-Kuk
The Transactions of the Korean Institute of Power Electronics
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v.22
no.2
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pp.134-139
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2017
In this study, an inductive power transfer (IPT) charger for electric vehicles is proposed to improve the entire system efficiency and power density by eliminating the DC-DC converter in the secondary side. In the proposed IPT charger, the DC-link voltage is adjusted according to the coupling coefficient through cascade buck-boost converter in the front-end side, and the bridgeless rectifier performs the charging of battery. The control algorithm for the proposed IPT system is theoretically explained, and the validity of the proposed system is verified by informative simulation.
This paper proposes a power factor correction circuit with a high efficiency over a wide load range characteristics for a communication power supply. And the characteristic verification is applied to produce a design of prototype. Power factor correction circuit can reduce conduction losses by applying Bridgeless Boost Converter for efficiency. Over a wide load range to maintain the efficient, the control method of a PWM controller is divided by two sections according to the load area. In the low-load region, it was reduced switching losses by applying the critical conduction mode control method. On the other hand, in the heavy-load area, the hysteresis current control method is used to maintain the high efficiency over a wide load range by limiting the peak noise of the inductor.
본 논문에서는 Si MOSFET 대비 GaN FET의 특성을 비교 분석하고, GaN FET의 장점을 활용할 수 있는 방안을 모색하였다. 그 결과 GaN FET의 우수한 reverse recovery 특성을 활용할 수 있는 토템폴 구조의 브리지리스 부스트 PFC 컨버터를 선정하였고, 선정한 회로의 동작 및 효율을 5.5kW급 프로토타입을 통하여 확인하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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