본 논문에서는 능동 클램프 풀브릿지 Boost 컨버터에 관한 DC 모델링과 AC 모델링 과정에 대하여 기술한다. 동작 원리로부터 이 컨버터의 교류 부분을 등가의 직류 부분으로 바꾸고 반도체 스위치를 재배치하여 개념적인 등가 회로가 유도된다. 유도된 등가회로는 CCM(Continuous conduction mode) Boost 컨버터와 DCM(Discontinuous conduction mode) Buck 컨버터로 표현된다. 유도된 등가회로의 각 스위치 부분을 PWM 스위치 모델로 대체하여 DC 모델 및 AC 모델이 완성된다. 이론적인 DC 및 AC 모델링 결과는 실험이나 SIMPLIS 시뮬레이션을 통해 검증된다.
This paper presents modeling and analysis of a PWM buck AC-AC converter The converter is modelled by using DQ transformation whereby both the static and dynamic characteristics are analyzed completely. The feedforward-feedback control technique is also proposed to obtain instantaneous duty level change whereby very fast dynamic response is achieved. The simulation results show the validity of the modeling and analysis.
In hybrid renewable power systems, the use of a multiple-input dc/dc converter (MIC) leads to simpler circuit and lower cost, when compared to the conventional use of several single-input converters. This paper proposed a novel three-input buck/boost/buck-boost converter, which can be used in applications with various values of input voltage. The energy sources in this converter can deliver power to the load either simultaneously or individually in one switching period. The steady relationship, the power management strategy and the small-signal circuit model of this converter have been derived. With decoupling technology, modeling and regulator design can be obtained under multi-loop control modes. Finally, three generating methods of a multiple-input buck/boost/buck-boost converter is given, and this method can be extended to the other multiple-input dc/dc converters.
By using fractional calculus and the circuit-averaging technique, the modeling and analysis of a Buck converter with fractional order inductor and fractional order capacitor in discontinuous conduction mode (DCM) operations is investigated in this study. The equivalent averaged circuit model of the fractional order Buck converter in DCM operations is established. DC analysis is conducted by using the derived DC equivalent circuit model. The transfer functions from the input voltage to the output voltage, the duty cycle to the output voltage, the input impedance, and the output impedance of the fractional order Buck converter in DCM operations are derived from the corresponding AC-equivalent circuit model. Results show that the DC equilibrium point, voltage ratio, and all derived transfer functions of the fractional order Buck converter in DCM operations are affected by the inductor order and/or capacitor order. The fractional order inductor and fractional order capacitor are designed, and PSIM simulations are performed to confirm the correctness of the derivations and theoretical analysis.
PWM Buck AC-AC 컨버터는 최근 들어 전압 또는 전력 레귤레이터, 전자식 변압기, 위상 천이기와 같은 산업현장의 다양한 응용분야에 폭넓게 사용되고 있다. 본 논문에서는 이러한 PWM Buck AC-AC 컨버터의 정적 및 동적 모델링과 완전한 특성 해석을 제시한다. 먼저, 3상의 컨버터 시스템은 DQ 변환 기법에 의하여 모델링 되고 그에 따라 전압이득과 역률과 같은 기본적인 특성식을 구하고 제어를 위한 시스템의 상태 방정식과 전달함수를 구한다. 다음으로, 이러한 해석에 기초하여 매우 빠른 동적 응답을 갖도록 순시적인 듀티 변동이 가능한 feedforward-feedback 제어기법을 제안한다. 끝으로, 실험결과를 통하여 이러한 모델링과 해석 및 제어가 유효함을 확인할 수 있다.
Recently, an active-clamp, full-bridge boost converter has been actively studied for high-power applications such as power factor correction and battery discharger. However, DC and AC modeling for this converter has not conquered. In this paper, a DC and small-signal AC modeling for the active-clamp, full-bridge boost converter is described. Based on the operation principle, the ac part of the converter can be replaced by a do counterpart. Then, a conceptual equivalent circuit is derived by rearranging the switches. The equivalent circuit for this converter consists of CCM (Continuous conduction mode) boost and DCM (Discontinuous conduction mode) buck converter. The analyses for the equivalent CCM boost and DCM buck converter are done using the model of PWM switch. The theoretical modeling results are confirmed through experiment or SIMPLIS simulation.
일반적으로 벅 컨버터 제어기는 컨버터의 출력 전압을 제어하도록 설계하지만, 태양광발전시스템에서의 벅 컨버터 제어기는 설계 방식을 달리 구분해야 한다. 본 논문에서는 MPPT(Maximum Power Point Tracking)을 위하여 벅 컨버터의 입력 전압(태양광전지의 출력 전압)을 제어한다고 가정하였다. 또한, 컨버터의 입력 전압을 제어하기 위한 새로운 벅 컨버터 모델을 제시한다. 이 컨버터 모델은 최대전력점(MPP)에서 동작점을 두어 선형화한 태양광전지의 모델을 포함하며, 모델의 타당성을 검증하기 위하여 대신호와 소신호로 나누어 분석한다. 또한 일반적인 선형제어기를 설계하였을 때, 제어 가능성을 분석하여 검증한다.
히스테리시스 제어를 사용하는 Buck 컨버터의 평균모델을 위한 Duty Cycle 모델이 수학적으로 구해진다. 이 모델은 시간영역에서 연속 전도 모드와 불연속 전도 모드 모두를 동시에 시물레이션할 수 있다. 또한, SABER의 MAST언어를 이용하여, 제안된 모델의 템플릿이 제시되며, 이 템플릿은 시간영역이나 주파수 영역의 해석을 위해 사용되어질 수 있다. 이 템플릿의 정확성을 컴퓨터 시뮬레이션을 통하여 증명한다.
본 논문에서는 Custom Power의 전력품질의 향상을 위하여 PWM Buck-Boost AC-AC 컨버터를 사용, 항상 일정한 출력전압을 얻는 시스템을 보이고 제어를 위한 동적 모델링 및 제어기 설계의 일례를 보였다. 그 결과, 시스템 상태방정식을 유도하였고 전달함수를 구였으며 일정한 동작점 하에서 출력전압을 기준전압으로 regulation 제어하기 위한 제어기에 대하여 다루었다. 끝으로, 실험을 통하여 제안된 모델링과 시스템 설계가 타당함을 확인하였다.
A multi-phase interleaved buck converter is used to reduce current ripples and filter size of a power supply. This paper addresses the modelling and steady-state analysis of the multi-phase interleaved buck converter operated in discontinuous inductor current mode. The model is derived using an averaging technique in steady state. The do voltage ratio and the range of the discontinuous inductor current mode(DICM) and the continuous output current mode(COCM) are derived from the averaged state-space model. In addition, the efficiency is investigated according to the number of phase.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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