Modular multilevel converters (MMCs) have been receiving extensive research interest in high/medium-voltage applications due to its modularity, scalability, reliability, high-voltage capability, and excellent harmonic performance. Submodule capacitors are usually rather bulky because they have to withstand fundamental frequency voltage fluctuations. To reduce the capacitance of these capacitors, this study proposes a modified MMC with an active power decoupling circuit within each submodule. The modified submodule contains an auxiliary half bridge, with its capacitor split in two. Also, the midpoints of the half bridge and the split capacitors are connected by an inductor. With this modified submodule, the fundamental frequency voltage fluctuation can be suppressed to a great extent. The second-order voltage fluctuation, which is the second most significant component in submodule voltage fluctuations, is removed by the proper control of the second-order circulating current. Consequently, the submodule capacitance is significantly reduced. The viability and effectiveness of the proposed new MMC are confirmed by the simulation and experimental results. The proposed MMC is best suited for medium-voltage applications where power density is given a high priority.
This paper proposes a real-time implementation of an optimal operation of a double stage grid connected wind power system incorporating an active power filter (APF). The system is used to supply the nonlinear loads with harmonics and reactive power compensation. On the generator side, a new adaptive neuro fuzzy inference system (ANFIS) based maximum power point tracking (MPPT) control is proposed to track the maximum wind power point regardless of wind speed fluctuations. Whereas on the grid side, a modified predictive current control (PCC) algorithm is used to control the APF, and allow to ensure both compensating harmonic currents and injecting the generated power into the grid. Also a type 2 fuzzy logic controller is used to control the DC-link capacitor in order to improve the dynamic response of the APF, and to ensure a well-smoothed DC-Link capacitor voltage. The gained benefits from these proposed control algorithms are the main contribution in this work. The proposed control scheme is implemented on a small-scale wind energy conversion system (WECS) controlled by a dSPACE 1104 card. Experimental results show that the proposed T2FLC maintains the DC-Link capacitor voltage within the limit for injecting the power into the grid. In addition, the PCC of the APF guarantees a flexible settlement of real power exchanges from the WECS to the grid with a high power factor operation.
Due to the shift in paradigm from passive control to adaptive control, smart tuned mass dampers (STMDs) have received considerable attention for vibration control in tall buildings and bridges. STMDs are superior to tuned mass dampers (TMDs) in reducing the response of the primary structure. Unlike TMDs, STMDs are capable of accommodating the changes in primary structure properties, due to damage or deterioration, by tuning in real time based on a local feedback. In this paper, a novel adaptive-length pendulum (ALP) damper is developed and experimentally verified. Length of the pendulum is adjusted in real time using a shape memory alloy (SMA) wire actuator. This can be achieved in two ways i) by changing the amount of current in the SMA wire actuator or ii) by changing the effective length of current carrying SMA wire. Using an instantaneous frequency tracking algorithm, the dominant frequency of the structure can be tracked from a local feedback signal, then the length of pendulum is adjusted to match the dominant frequency. Effectiveness of the proposed ALP-STMD mechanism, combined with the STFT frequency tracking control algorithm, is verified experimentally on a prototype two-storey shear frame. It has been observed through experimental studies that the ALP-STMD absorbs most of the input energy associated in the vicinity of tuned frequency of the pendulum damper. The reduction of storey displacements up to 80 % when subjected to forced excitation (harmonic and chirp-signal) and a faster decay rate during free vibration is observed in the experiments.
This paper proposes a practical sliding-mode controller design for shaping the impedances of cascaded boost-converter power decoupling circuits for reducing the second order harmonic ripple in photovoltaic (PV) current. The cascaded double-boost converter, when used as power decoupling circuit, has some advantages in terms of a high step-up voltage-ratio, a small number of switches and a better efficiency when compared to conventional topologies. From these features, it can be seen that this topology is suitable for residential (PV) rooftop systems. However, a robust controller design capable of rejecting double frequency inverter ripple from passing to the (PV) source is a challenge. The design constraints are related to the principle of the impedance-shaping technique to maximize the output impedance of the input-side boost converter, to block the double frequency PV current ripple component, and to prevent it from passing to the source without degrading the system dynamic responses. The design has a small recovery time in the presence of transients with a low overshoot or undershoot. Moreover, the proposed controller ensures that the ripple component swings freely within a voltage-gap between the (PV) and the DC-link voltages by the small capacitance of the auxiliary DC-link for electrolytic-capacitor elimination. The second boost controls the main DC-link voltage tightly within a satisfactory ripple range. The inverter controller performs maximum power point tracking (MPPT) for the input voltage source using ripple correlation control (RCC). The robustness of the proposed control was verified by varying system parameters under different load conditions. Finally, the proposed controller was verified by simulation and experimental results.
In this research, the study of the thermoelastic flexural analysis of silicon carbide/Aluminum graded (FG) sandwich 2D uniform structure (plate) under harmonic sinusoidal temperature load over time is presented. The plate is modeled using a simple two dimensional integral shear deformation plate theory. The current formulation contains an integral terms whose aim is to reduce a number of variables compared to others similar solutions and therefore minimize the computation time. The transverse shear stresses vary according to parabolic distribution and vanish at the free surfaces of the structure without any use of correction factors. The external load is applied on the upper face and varying in the thickness of the plates. The structure is supposed to be composed of "three layers" and resting on nonlinear visco-Pasternak's-foundations. The governing equations of the system are deduced and solved via Hamilton's principle and general solution. The computed results are compared with those existing in the literature to validate the current formulation. The impacts of the parameters (material index, temperature exponent, geometry ratio, time, top/bottom temperature ratio, elastic foundation type, and damping coefficient) on the dynamic flexural response are studied.
When the amplitude of the vibrations is equivalent to that clearance, the vibrations for small amplitudes will really be significantly nonlinear. Nonlinearities will not be significant for amplitudes that are rather modest. Finally, nonlinearities will become crucial once again for big amplitudes. Therefore, the concrete panel system may experience a big amplitude in this work as a result of the high temperature. Based on the 3D modeling of the shell theory, the current work shows the influences of the von Kármán strain-displacement kinematic nonlinearity on the constitutive laws of the structure. The system's governing Equations in the nonlinear form are solved using Kronecker and Hadamard products, the discretization of Equations on the space domain, and Duffing-type Equations. Thermo-elasticity Equations. are used to represent the system's temperature. The harmonic solution technique for the displacement domain and the multiple-scale approach for the time domain are both covered in the section on solution procedures for solving nonlinear Equations. An effective data-driven solution is often utilized to predict how different systems would behave. The number of hidden layers and the learning rate are two hyperparameters for the network that are often chosen manually when required. Additionally, the data-driven method is offered for addressing the nonlinear vibration issue in order to reduce the computing cost of the current study. The conclusions of the present study may be validated by contrasting them with those of data-driven solutions and other published articles. The findings show that certain physical and geometrical characteristics have a significant effect on the existing concrete panel structure's susceptibility to temperature change and GPL weight fraction. For building construction industries, several useful recommendations for improving the thermo-mechanics' behavior of structural concrete panels are presented.
This paper presents a new compensating system, which consists of a shunt active filter and passive components for mitigating voltage and current disturbances arising from an Electric Arc Furnace (EAF). A novel control strategy is presented for the shunt active filter. An extended method based on instantaneous power theory in a rotating reference frame is developed for extraction of compensating signals. Since voltages at the point of common coupling contain low frequency interharmonics, conventional methods cannot be used for dc voltage regulation. Therefore, a new method is introduced for this purpose. The passive components limit the fast variations of load currents and mitigate voltage notching at the Point of Common Coupling (PCC). A three-phase electric arc furnace model is used to show power quality improvement through reactive power and harmonic compensation by a shunt active filter using the proposed control method. The system performance is investigated by simulation, which shows improvement in power quality indices such as flicker severity index.
The Cogging Torgue is non-uniform torgue in motor which causes noise and vibration to synchronous motors such as BLDC motor, and regardless of load current, is generated by the interaction between permanent magnet rotor and stator slot which is the force of tangential direction that tends to move into the position where the magnetic energy of motor system is minimal. such Cogging Torgue shall be considered in design stage since it is the main factor of motor's noise and vibration. Understanding that Cogging Torgue is generated by the interaction between relatively low stage harmonic flux density gab of permanent magnet rotor and steel slot of stator. This study proposes the method if reducing Cogging Torgue using response surface method which is a kind of design if experiment.
Kim, Ji-Won;Moon, Seok-Hwan;Lee, Ji-Young;Chang, Jung-Hwan;Kim, Jang-Mok
The Transactions of The Korean Institute of Electrical Engineers
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v.60
no.12
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pp.2246-2253
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2011
This paper presents the error correction method of magnetic position sensor using recursive least square method (RLSM) with forgetting factor. Magnetic position sensor is proposed for linear position detection of the linear motor which has tooth shape stator, consists of permanent magnet, iron core and linear hall sensor, and generates sine and cosine waveforms according to the movement of the mover of the linear motor. From the output of magnetic position sensor, the position of the linear motor can be detected using arc-tan function. But the variation of the air gap between magnetic position sensor and the stator and the error in manufacturing process can cause the variation in offset, phase and amplitude of the generated waveforms when the linear motor moves. These variations in sine and cosine waveforms are changed according to the current linear motor position, and it is very difficult to compensate the errors using constant value. In this paper, the generated sine and cosine waveforms from the magnetic position sensor are compensated on-line using the RLSM with forgetting factor. And the speed observer is introduced to reduce the effect of uncompensated harmonic component. The approaches are verified by some simulations and experiments.
Galan, Juan Antonio Gomez;Carrasco, Manuel Pedro;Pennisi, Melita;Martin, Antonio Lopez;Carvajal, Ramon Gonzalez;Ramirez-Angulo, Jaime
ETRI Journal
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v.31
no.5
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pp.576-584
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2009
A novel tunable transconductor is presented. Input transistors operate in the triode region to achieve programmable voltage-to-current conversion. These transistors are kept in the triode region by a novel negative feedback loop which features simplicity, low voltage requirements, and high output resistance. A linearity analysis is carried out which demonstrates how the proposed transconductance tuning scheme leads to high linearity in a wide transconductance range. Measurement results for a 0.5 ${\mu}m$ CMOS implementation of the transconductor show a transconductance tuning range of more than a decade (15 ${\mu}A/V$ to 165 ${\mu}A/V$) and a total harmonic distortion of -67 dB at 1 MHz for an input of 1 Vpp and a supply voltage of 1.8 V.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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