This paper presents the design, development and performance of a power conditioning system (PCS) for application to a 250kW Molten Carbonate Fuel Cell (MCFC) generation system. A DSP controller was used to control the dc-dc and dc-ac converter operation for grid connection and power injection to the grid. The controller must also supervise the total PCS operation while communicating with the fuel cell system controller. A control method for parallel operation of dc-dc converters was proposed and verified. A 250kW prototype was successfully built and tested. Experimental performances are compared to minimum target requirements of the PCS for MCFC.
The Transactions of the Korean Institute of Power Electronics
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v.26
no.5
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pp.372-375
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2021
A three-leg inverter-type isolated DC-DC Converter that can use 220 and 440 V grid input voltages is introduced. The secondary circuit structure of the proposed topology is center-tap, which is the same as the conventional phase-shifted full-bridge converter. However, the primary circuit structure is composed of a three-leg inverter structure and a transformer, in which two primary windings are connected in series. The proposed circuit structure has a wider input voltage range than the conventional phase-shifted full-bridge converter, and the circulating-current on the primary-side is reduced. In addition, the voltage stress at the secondary rectifier is greatly improved, and high efficiency can be achieved at a high input voltage by removing the snubber circuit added to the conventional converter. Prototype converters with input DC of 311 V, output of 622 V, and 50 V and 6 kW class specifications were designed and manufactured to verify the validity of the proposed topology; the experimental results are presented.
Sung-Gi Chae;Jun-Jae An;Gwang-Cheol Song;Seong-Mi Park;Sung-Jun Park
Journal of the Korean Society of Industry Convergence
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v.27
no.5
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pp.1099-1109
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2024
As a wide range of industries using iron, such as water and sewerage pipes, gas pipelines, heat pipes, electric engines, communication pipes, and oil pipelines, rapidly become active, there is a demand for reliability and low cost of DC power supplies that can prevent corrosion of pipe networks. In particular, high-efficiency corrosion prevention systems due to changes in the perception of carbon emissions and energy saving are essential elements. Therefore, the construction of a switching-type corrosion current controller is being activated. Also, in such systems, DC/DC converters capable of multi-channel current control are demanded for corrosion prevention functions and uniform consumption of sacrificial anodes. This paper proposes a new current supply system for preventing pipeline corrosion using a low-cost SMPS dedicated chip. The proposed method can maintain excellent parallel operation function, protection function, and response speed by configuring a current controller using a hybrid method using analog and digital. The proposed method verified its superiority through simulations and experiments.
This paper covers switched reluctance generator (SRG) and its comparison with induction and synchronous machines for distributed generation. The SRG is simple in design, robust in construction, and fault tolerant in operation; it can also withstand very high temperatures. However, the performance and cost of the SRG power electronics driver are highly affected by the topology and design of the converter. IGBT and MOSFET based converters are not suitable for very high power applications. This paper presents thyristor-based resonant converters which are superior candidates for very high power applications. Operations of the converters are analyzed and their characteristics and dynamics are determined in terms of the system parameters. The resonant converters are capable of handling high currents and voltages; these converters are highly efficient and reliable as well. Therefore, they are suitable for high power applications in the range of 1MW or larger for distributed generation.
Jassim, Bassim M.H.;Zahawi, Bashar;Atkinson, David J.
Journal of Power Electronics
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v.19
no.5
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pp.1153-1161
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2019
A current sharing controller is proposed in this paper for parallel-connected converters. The proposed controller is based on the calculation of the magnitudes of system current space vectors. Good current distribution between parallel converters is achieved with only one Proportional-Integral (PI) compensator. The proposed controller is analyzed and the circulating current impedance is derived for paralleled systems. The performance of the new control strategy is experimentally verified using two parallel connected converters employing Space Vector Pulse Width Modulation (SVPWM) feeding a passive RL load and a 2.2 kW three-phase induction motor load. The obtained test results show a reduction in the current imbalance ratio between the converters in the experimental setup from 53.9% to only 0.2% with the induction motor load.
This paper compared a Modified C-dump converter and energy efficient converter topologies, derived from the conventional C-dump converter, for switched reluctance motor (SRM) drives. The proposed topologies overcome the limitations of the conventional C-dump converter, and could reduce the whole cost of the SRM drive. Also, the above converters have simple control requirements; and allow the motor phase current to freewheel during chopping mode. Specially, the voltage ratings of the dump capacitor and some of the switching devices in the proposed an Energy efficient C-dump converter is reduced to the supply voltage ($V_{dc}$) level compared to twice the supply voltage ($2V_{dc}$) in the conventional C-dump converter. Simulation and experimental results of the proposed converters are presented and verified.
Kim, So-Yeon;Choe, Sehwa;Ko, Sanggi;Kim, Sungmin;Sul, Seung-Ki
Journal of Power Electronics
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v.14
no.2
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pp.402-412
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2014
This paper proposes a novel electric propulsion system for naval ships, which consists of Active Front End (AFE) converters directly connected to battery Energy Storage Modules (ESMs). Employing the proposed AFE converters with ESMs in the power systems of naval ships can enhance the reliability and quality of the electric power. Furthermore, the fuel-efficiency of the generator can be improved by a higher loading factor of the generator and its prime movers. The proposed AFE configuration does not require an additional dedicated DC/AC converter for the ESMs. Instead of that, the AFE converter itself can control the DC link voltage and the discharging and/or charging of the ESMs. A control scheme to achieve these control objectives is also presented in this paper. The overall power system, including the generators and electrical loads of a naval ship, is implemented by a small scaled Power Hardware-In-the-Loop (PHIL) simulator. Through this experimental setup, the proposed system configuration and the power control strategies are verified. It is shown that the fuel-efficiency and transient dynamics can be improved in the normal and contingency operation modes.
Modern power systems driven by high-power converters have become inevitable in view of the ever increasing demand for electric power. The total power loss can be reduced by limiting the switching losses in such power converters; increased power efficiency can thus be achieved. A reduced switching frequency that is less than a few hundreds of hertz is applied to power converters that produce output waveforms with high distortion. Selective harmonic elimination pulse width modulation (SHEPWM) is an optimized low switching frequency pulse width modulation method that is based on offline estimation. This method can pre-program the harmonic profile of the output waveform over a range of modulation indices to eliminate low-order harmonics. In this paper, a SHEPWM scheme for three-phase three-leg neutral point clamped inverter is proposed. Aside from eliminating the selected harmonics, the DC capacitor voltages at the DC bus are also balanced because of the symmetrical pulse pattern over a quarter cycle of the period. The technique utilized in the estimation of switching angles involves the firefly algorithm (FA). Compared with other techniques, FA is more robust and entails less computation time. Simulation in the MATLAB/SIMULINK environment and experimental verification in the very large scale integration platform with Spartan 6A DSP are performed to prove the validity of the proposed technique.
Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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v.17
no.6
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pp.715-720
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2016
This paper proposes a PWM (Pulse Width Modulation) voltage mode DC-DC step-up converter for portable devices. The converter, which is operated with a 1 MHz switching frequency, is capable of reducing the mounting area of passive devices, such as inductor and capacitor, and is suitable for compact mobile products. This step-up converter consists of a power stage and a control block. The circuit elements of the power stage are an inductor, output capacitor, MOS transistors Meanwhile, control block consist of OPAMP (operational amplifier), BGR (band gap reference), soft-start, hysteresis comparator, and non-overlap driver and some protection circuits (OVP, TSD, UVLO). The hysteresis comparator and non-overlapping drivers reduce the output ripple and the effects of noise to improve safety. The proposed step-up converter was designed and verified in Magnachip/Hynix 0.18um 1-poly, 6-metal CMOS process technology. The output voltage was 5 V with a 3.3 V input voltage, output current of 100 mA, output ripple less than 1% of the output voltage, and a switching frequency of 1 MHz. These designed DC-DC step-up converters could be applied to the Personal Digital Assistants(PDA), cellular Phones, Laptop Computer, etc.
This paper is analyzed for a step up-down DC/DC chopper of high efficiency added electric isolation. The converters of high efficiency are generally made that the power loss of the used semiconductor switching devices is minimized. To achieve high efficiency system, the proposed chopper is constructed by using a partial resonant circuit. The control switches using in the chopper are operated with soft switching by partial resonant method. The control switches are operated without increasing their voltage and current stresses by the soft switching technology. The result is that the switching loss is very low and the efficiency of the chopper is high. The proposed chopper is also added electric isolation which is used a pulse transformer. When the power conversion system is required electric isolation, the proposed chopper is adopted with the converter system development of high efficiency. The soft switching operation and the system efficiency of the proposed chopper are verified by digital simulation and experimental results.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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