Electrolytic capacitors have been widely used in power electronics system because of the features of large capacitance, small size, high-voltage, and low-cost. Electrolytic capacitors, which is most of the time affected by aging effect, plays a very important role for the power electronics system quality and reliability. Therefore it is important to estimate the parameter of an electrolytic capacitor to predict the failure. The estimation of the equivalent series resistance(ESR) is important parameter in life condition monitoring of electrolytic capacitor. This paper proposes a simple technique to measure the ESR of an electrolytic capacitor. This method uses a switching DC/DC boost converter to measure the DC Bus capacitor ESR of power converter. Main advantage of the proposed method is very simple in technique, consumes very little time and requires only simple instruments. Simulation results are shown to verify the performance of the proposed method.
DC bus electrolytic capacitors are used in variety of equipments as smoothing element of the power converters because it has high capacitance for its size and low price. It is responsible for frequent breakdowns of many static converters and inverter drive systems. Therefore it is important to diagnosis monitoring the condition of an electrolytic capacitor in real-time to predict the failure of power converter. In this paper, the on-line remote diagnosis monitoring system for DC BUS electrolytic capacitors of power converter using low-cost type Zigbee communication modules is developed. To estimate the health status of the capacitor, the equivalent series resistor(ESR) of the component has to be determined. The capacitor ESR is estimated by using RMS computation using AC coupling method of DC link ripple voltage/current. The Zigbee communication-based experimental results show that the proposed remote DC capacitor diagnosis monitoring system can be applied to DC/DC converter and UPS successfully.
This paper proposes a novel analysis method for calculating inverter DC bus capacitance and line reactor parameters. In the realization process, DC bus capacitance parameter, and ripple current, life of DC bus capacitor, interaction between DC bus capacitance can be calculated by using Newton-Raphson procedure. The design scheme of DC bus capacitor and line reactor, specific parameters such as capacitance, loss, ripple current, central average temperature, life, ripple current, loss, size, central temperature of the reactor were given. Simulation results show that this scheme can accurately calculate the DC bus capacitance and line reactor parameters. Compared with calculation result of references, cost and volume are half. The indicators meet the demand of practical engineering. It had affirmed precision of the analytical method and verified correctness and feasibility of this method.
This paper introduces a shunt active power filter with a small DC bus capacitor by adding additional low-pass filter (LPF). The DC link voltage fluctuation is impressively suppressed with a small value in spite of the low value of DC-link capacitor under the steady-state condition. Consequently, the cost and volume of power converter are significantly reduced thanks to the reduced value of DC-bus capacitor. On the other hand, an indirect control strategy is used to maintain grid-side current when non-linear loads are connected to the system. By using proportional-integral (PI) and modified repetitive controller (RC) in dq0 frame, the calculation time is greatly decreased by 6 times compared with the conventional RC, and the number of measurement devices is also minimized. As a result, the acquired total harmonic distortion (THD) is lower than 2% regardless of the load conditions. Simulation results are carried out in order to verify the effectiveness of the proposed control strategy.
A general method to measure the inverter DC bus capacitor current is described. It is an indirect estimated method. By measuring the input and out voltage and current can calculate DC bus capacitor current. This paper will develope the theory that describes the indirect method. It will discuss and verify the feasibility of this approach through the use of the PSIM. Using SPWM control method will be simulated and compared.
The DC electrolytic capacitor for DC-link of power converter is widely used in various power electronic circuits and system application. Its functions include, DC Bus voltage stabilization, conduction of ripple current due to switching events, voltage smoothing, etc. Unfortunately, DC electrolytic capacitors are some of the weakest components in power electronics converters. Many papers have proposed different algorithms or diagnosis method to determinate the ESR and tan ${\delta}$ capacitance C for fault alarm system of the electrolytic capacitor. However, both ESR vary with frequency and temperature. Accurate knowledge of both parameters at the capacitors operating conditions is essential to achieve the best reference data of fault alarm. According to parameter analysis, the capacitance increases with temperature and the initial ESR decreases. Higher frequencies make the reference ESR with the initial ESRo value to decrease. Analysis results show that the proposed DC Bus electrolytic capacitor reference ESR model setting technique can be applied to advanced reference signal of capacitor diagnosis systems successfully.
A DC power system has many loads with various functions. In particular, these sizable loads take the form of power electronic converters. When they are tightly regulated, the loads appear as constant power loads and result in negative incremental input impedance. Under certain conditions the effect of such loads on the power system is causes instability. In this paper, converter with a large storage capacitor and a lag compensator is proposed as a DC bus conditioner to mitigate the voltage transients on the bus. In addition, the proposed control approach has the advantage of performing both the functions of mitigating the voltage bus transients and maintaining the level of energy stored. Simulation and experimental results showed that the proposed control method was operated well in a small-scale DC power system that contained subsystems with constant power characteristics, such as DC/DC converters and electrical drives.
본 논문은 가변속 구동 장치에서 직류링크 전압 평활용으로 사용되는 전해 커패시터의 새로운 고장 진단 방법을 제안한다. 전해 커패시터의 등가직렬저항은 직류링크 전압과 부하 전류로부터 직접 추정되고, 추정된 등가직렬저항으로부터 전해 커패시터의 상태가 결정된다. 온도 변동에 따른 등가직렬저항 변동을 보상하기 위해, 커패시터 주변의 PCB에 다이오드를 부착하고 다이오드의 전압 강하로부터 커패시터의 온도를 간접적으로 검출한다. 시뮬레이션 및 실험은 제안된 방식의 효용성을 보인다.
This paper presents a novel circuit topology of a DC bus line series switch and parallel snubbing capacitor-assisted soft-switching PWM full-bridge inverter type DC-DC power converter with a high frequency planar transformer link, which is newly developed for high performance arc welding machines in industry. The proposed DC-DC power converter circuit is based upon a voltage source-fed H type full-bridge soft-switching PWM inverter with a high frequency transformer. This DC-DC power converter has a single power semiconductor switching device in series with an input DC low side rail and loss less snubbing capacitor in parallel with the inverter bridge legs. All the active power switches in the full-bridge arms and DC bus line can achieve ZCS turn-on and ZVS turn-off transition commutation. Consequently, the total switching power losses occurred at turn-off switching transition of these power semiconductor devices; IGBTs can be reduced even in higher switching frequency bands ranging from 20 kHz to 100 kHz. The switching frequency of this DC-DC power converter using IGBT power modules can be realized at 60 kHz. It is proved experimentally by power loss analysis that the more the switching frequency increases, the more the proposed DC-DC power converter can achieve a higher control response performance and size miniaturization. The practical and inherent effectiveness of the new DC-DC converter topology proposed here is actually confirmed for low voltage and large current DC-DC power supplies (32V, 300A) for TIG arc welding applications in industry.
This paper introduces a new scheme to balance the DC bus voltages of a cascaded H-bridge converter which is used as a Distribution Static Synchronous Series Compensator (D-SSSC) in electrical distribution network. The aim of D-SSSC is to control the power flow between two feeders from different substations. As a result of different cell losses and capacitors tolerance the cells DC bus voltage can deviate from their reference values. In the proposed scheme, by individually modifying the reference PWM signal for each cell, an effective balancing procedure is derived. The new balancing procedure needs only the line current sign and is independent of the main control strategy, which controls the total DC bus voltages of cascaded H-bridge. The effect of modulation index variation on the capacitor voltage is analytically derived for the proposed strategy. The proposed method takes advantages of phase shift carrier based modulation and can be applied for a cascaded H-bridge with any number of cells. Also the system is immune to loss of one cell and the presented procedure can keep balancing between the remaining cells. Simulation studies and experimental results validate the effectiveness of the proposed method in the balancing of DC bus voltages.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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