Ac-dc power conversion can either be done with two separate converter stages or with a single converter stage. Two-stage ac-dc converters, however, can be costly and complex, while the performance of single-stage converters is compromised due to a reduced number of components. Several researchers have therefore proposed adding some sort of auxiliary circuit consisting of a second switch and some passive elements to single-stage converters to improve their performance. Although these modified single-stage converters may have two converters, they are not two-stage converters as they do not have two separate and independently controlled converters that are always operating to convert power from one form to another. In this paper, the operation of ac-dc single-stage converters is first reviewed and their strengths and weaknesses are noted. The operation of several modified single-stage converters, including one proposed by the authors, is then discussed, and the paper concludes by presenting experimental results that confirm the feasibility of the proposed converter.
Ac-dc PWM single-stage converters that integrate the PFC and dc-dc conversion functions in a single switching converter have been proposed to try to minimize the cost and complexity associated with implementing two separate and independent switch-mode converters. In this paper, two simple ac-dc single-stage PWM full-bridge converters are considered - one current-fed, the other voltage-fed. The operation of both converters is explained and their properties are noted. Experimental results obtained from simple lab prototypes of both converters are presented, then compared and discussed.
Journal of international Conference on Electrical Machines and Systems
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v.1
no.1
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pp.67-76
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2012
Due to the increasing amount of applications of power electronic ac-dc converters, it is necessary to design a single-stage converter that can reliably perform both buck and boost operations. Traditionally, this can be achieved by double-stage conversion (ac/dc-dc/dc) which ultimately leads to less efficiency and a more complex control system. This paper discusses two types of modern ac-dc converters. First, the novel impedance-source ac-dc converter, abbreviated as custom Z-source rectifier, is analyzed; and then, switched inductor (SL) Z-source ac-dc converter is proposed. This paper describes the Z-source rectifiers' operating principles, the concepts behind them, and their superiorities. Analysis and simulation results show that the proposed custom Z-source rectifier can step up and step down voltage; and the main advantage of the SL Z-source ac-dc converter is its high step-up capability. Low ripple of the output dc voltage is the other advantage of the proposed converters. Finally, the SL Z-source ac-dc converter is compared with the custom Z-source ac-dc converter.
In this paper, a capacitance estimation scheme for DC-link capacitors for single-phase AC/DC PWM converters is proposed. Under the no-load condition, a controlled AC current (30[Hz]) is injected into the input side, which then causes AC voltage ripples at the DC output side. Or, a controlled AC voltage can be directly injected into the DC output side. By extracting the AC voltage/current and power components on the DC output side using digital filters, the capacitance value can be calculated, where the recursive least squares (RLS) algorithm is used. The proposed methods can be simply implemented with software only and additional hardware is not required. From the experiment results, a high accuracy estimation of capacitances less than 0.85% has been obtained.
In this paper, dc link ripple currents for three-phase ac/dc/ac PWM converters are analyzed in a frequency domain. The expression of the harmonic currents is developed by using switching functions and exponential Fourier series expansion. The dc link ripple currents with regard to power factor and modulation index are investigated. In addition, the effect of the displacement angle between the switching periods of line-side converters and load-side inverters on the do link ripple current is studied. The result of the do link current analysis is helpful in specifying the dc link capacitor size and its life time estimation.
The Transactions of the Korean Institute of Power Electronics
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v.7
no.3
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pp.244-252
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2002
In this paper, do link ripple currents for three-phase ac/dc/ac PWM converters feeding adjustable speed ac machine drives are analysed in a frequency domain. The expression of the harmonic currents is developed by using switching functions of the converter and exponential courier series expansion. The effect of the displacement angle between the switching Periods of line-side converters and motor-side inverters on the dc link ripple currents is Investigated. Also, the influence of asynchronization of PWM is observed. The result of analysis is compared with frequency spectrum which results from PSIM simulation. The proposed analysis technique is useful to understand the principles of P% and to derive an equivalent model of the dc link capacitors in a high frequency range.
Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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v.27
no.6
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pp.767-775
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2003
This paper considers the method of elimination harmonics in AC/DC converters, There are few practical methods to reduce the harmonics in AC/DC converters, particularly in filter design and control strategy. In this paper, a harmonic elimination methods are proposed, which includes hybrid PWM control strategy. These methods achieve precise output control along with the optimum performance simultaneously. The control method in this paper is developed to eliminate a fixed number of harmonics in AC to DC converter. The higher order harmonics can be easily eliminated by using filter proposed in this paper. The validity of these methods is confirmed experimentally.
Two AC-DC PWM full-bridge converters that can input current to improve input power factor while performing dc-dc conversion are investigated in this paper. Both converters are simple in that they are similar to the standard PWM full-bridge converter with a diode rectifier/LC low-pass filter input, and both can operate with a simple method of PWM control. In the paper, the operation of the converters is explained and their steady-state characteristics are discussed. The feasibility of the converters and their ability to meet EN61000-3-2 Class D Standards for electrical equipment are shown with results obtained from experimental prototypes. The performance of both converters in terms of dc bus voltage level, input power factor and efficiency is compared and discussed.
Ahmed G. Abo-Khalil;Jang, Jeong-Ik;Lee, Dong-Choon
The Transactions of The Korean Institute of Electrical Engineers
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v.56
no.1
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pp.81-87
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2007
This paper proposes a new capacitance estimation scheme for a DC-link capacitor in a three-phase AC/DC/AC PWM converter. A controlled AC voltage with a lower frequency than the line frequency is injected into the DC-link voltage, which then causes AC power ripples at the DC side. By extracting the AC voltage and power components on the DC output side using digital filters, the capacitance can then be calculated using the Support Vector Regression (SVR). By training of SVR, a function which relates a given input (capacitor's power) and its corresponding output (capacitance value) can be derived. This function is used to predict outputs for given inputs that are not included in the training set. The proposed method does not require the information of DC-link current and can be simply implemented with only software and no additional hardware. Experimental results confirm that the estimation error is less than 0.16%.
In this paper, dc link ripple currents for three-phase ac/dc/ac PWM converters are ana lysed in a frequency domain. The expression of the harmonic currents is developed by using switching functions and exponential Fourier series expansion. The dc link ripple currents with regard to power factor and modulation index are investigated. In addition, the effect of the displacement angle between the switching periods of line-side converters and load-side inverters on the dc link ripple current is studied. The result of the dc link current analysis is helpful in specifying the dc link capacitor size and its lifetime estimation.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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