A high-efficiency method is proposed to suppress magnetic core imbalance in phase-shifted full-bridge (PSFB) converters. Compared with conventional solutions, such as controlling peak current mode (PCM) or adding DC blocking capacitance, the proposed method has several advantages, such as lower power loss and smaller size, because the additional current sensor or blocking capacitor is removed. A time domain model of the secondary side is built to analyze the relationship between transformer core imbalance and cathode voltage of secondary side rectifiers. An approximate control algorithm is designed to achieve asymmetric phase control, which reduces the effects of imbalance. A 60 V/15 A prototype is built to verify the proposed method. Experimental results show that the numerical difference of primary side peak currents between two adjacent cycles is suppressed from 2 A to approximately 0 A. Meanwhile, compared with the PCM solution, the efficiency of the PSFB converter is slightly improved from 93% to 93.2%.
Lee Woo-Jin;Choi Seong-Wook;Kim Chong-Eun;Moon Gun-Woo
Proceedings of the KIPE Conference
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2006.06a
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pp.352-355
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2006
A new PWM-controlled quasi-resonant converter for high efficiency PDP sustaining power module is proposed in this paper. The load regulation of the proposed converter can be achieved by controlling the ripple of the resonant voltage across the resonant capacitor with hi-directional auxiliary circuit, while the main switches are operating at the fixed duty ratio and fixed switching frequency. Hence, the waveform of currents can be expected to be optimized on the conduction loss. Furthermore, the proposed converter shows the good ZVS capability, simple control circuits, no high voltage ringing problem of rectifier diodes, no DC offset of the magnetizing current and low voltage stress of power switches. In this paper, operational principles, analysis and design considerations are presented. Experimental results demonstrate that the output voltage can be controlled well by the auxiliary circuit as PWM method.
A new PWM-controlled quasi-resonant converter for a high efficiency PDP sustaining power module is proposed in this paper. The load regulation of the proposed converter can be achieved by controlling the ripple of the resonant voltage across the resonant capacitor with a bi-directional auxiliary circuit, while the main switches are operating at a fixed duty ratio and fixed switching frequency. Hence, the waveforms of the currents can be expected to be optimized from the view-point of conduction loss. Furthermore, the proposed converter has good ZVS capability, simple control circuits, no high voltage ringing problem of rectifier diodes, no DC offset of the magnetizing current and low voltage stresses of power switches. In this paper, operational principles, features of the proposed converter, and analysis and design considerations are presented. Experimental results demonstrate that the output voltage can be controlled well by the auxiliary circuit using the PWM method.
A high-voltage power supply has been built for activation of the brain via stimulation using a Full Wave Cockroft-Walton Circuit (FWCW). A resonant half-bridge inverter was applied (with half plus/half minus DC voltage) through a bidirectional power transistor to a magnetic stimulation device with the capability of producing a variety of pulse forms. The energy obtained from the previous stage runs the transformer and FW-CW, and the current pulse coming from the pulse-forming circuit is transmitted to a stimulation coil device. In addition, the residual energy in each circuit will again generate stimulation pulses through the transformer. In particular, the bidirectional device modifies the control mode of the stimulation coil to which the current that exceeds the rated current is applied, consequently controlling the output voltage as a constant current mode. Since a serial resonant half-bridge has less switching loss and is able to reduce parasitic capacitance, a device, which can simultaneously change the charging voltage of the energy-storage condenser and the pulse repetition rate, could be implemented. Image processing of the brain activity was implemented using a graphical user interface (GUI) through a data mining technique (data mining) after measuring the vital signs separated from the frequencies of EEG and ECG spectra obtained from the pulse stimulation using a 90S8535 chip (AMTEL Corporation).
The modular multilevel converter (MMC) has been receiving increased attentions in recent years. The new modular multilevel converter is a derivative topology from the traditional MMC in which the number of sub-modules (SMs) necessitated by each phase can be reduced by one. This paper presents a phase-shifted carrier pulse-width modulation (PSC-PWM) for the new MMC with an optimal phase-shifted angle to suppress the harmonics of the output voltage. Further, the harmonic features when the capacitor voltage of the middle SM is selected as two different values are also investigated. Moreover, in order to avoid introducing an unnecessary dc offset current at the ac terminals of the new MMC, a novel capacitor voltage balancing scheme is proposed by adjusting the amplitude of the reference signals rather than the offset. Finally, the validity and effectiveness of the proposed modulation and balancing schemes have been verified by experimental results based on a three-phase prototype of the new MMC.
The Transactions of The Korean Institute of Electrical Engineers
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v.65
no.4
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pp.601-610
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2016
The light-emitting diode (LED) has been used in a variety of industrial fields and for general 0lighting purposes on account of its high efficiency, low power consumption and long lifespan. The LED is driven by direct current; therefore, an AC/DC converter is typically required for its use. An electrolytic capacitor is generally used for stabilizing DC voltage during use of the AC/DC converter. However, this capacitor has a short lifespan, which makes it a limiting factor in LED lighting. Furthermore, LED lighting requires a dimmable control to enable energy savings and fulfil a growing consumer demand. In this paper, the dimmable single-stage power factor correction (PFC) continuous conduction mode (CCM) flyback converter that employs no electrolytic capacitor is presented. The LC resonant filter is alternatively applied to reduce the 120[Hz] ripple on the output. And the optimum value of the LC resonant filter parameters considering both efficient and performance is analysed. Simulation and experimental results verify the satisfactory operation of the converter.
The Transactions of the Korean Institute of Power Electronics
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v.8
no.6
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pp.543-550
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2003
Thin paper proposes a new three-phase rectifier that actively shapes the input current sinusoidal by means of two rectifier bridges, each followed by a dc-dc boost converter. The proposed approach draws sinusoidal input current at unity power factor and has output voltage regulation capability The size and weight of magnetic material Is reduced by Incorporating a low KVA three-phase autotransformer and by directly connecting the dc outputs each other without using low frequency interphase transformer(IPT). The operation principle is described along with simple control method, and experimental results on a 1.5KW prototype are provided.
A dual-input boost-buck converter with coupled inductors (DIBBC-CI) is proposed as a thermoelectric generator (TEG) power conditioner with a wide input voltage range. The DIBBC-CI is built by cascading two boost cells and a buck cell with shared inverse coupled filter inductors. Low current ripple on both sides of the TEG and the battery are achieved. Reduced size and power losses of the filter inductors are benefited from the DC magnetic flux cancellation in the inductor core, leading to high efficiency and high power density. The operational principle, impact of coupled inductors, and design considerations for the proposed converter are analyzed in detail. Distributed maximum power point tracking, battery charging, and output control are implemented using a competitive logic to ensure seamless switching among operational modes. Both the simulation and experimental results verify the feasibility of the proposed topology and control.
Khan, Shakil Ahamed;Rahim, Nasrudin Abd.;Bakar, Ab Halim Abu;Kwang, Tan Chia
Journal of Power Electronics
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v.15
no.2
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pp.356-365
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2015
This paper presents a new single phase front-end ac-dc bridgeless power factor correction (PFC) rectifier topology. The proposed converter achieves a high efficiency over a wide range of input and output voltages, a high power factor, low line current harmonics and both step up and step down voltage conversions. This topology is based on a non-inverting buck-boost (Zeta) converter. In this approach, the input diode bridge is removed and a maximum of one diode conducts in a complete switching period. This reduces the conduction losses and the thermal stresses on the switches when compare to existing PFC topologies. Inherent power factor correction is achieved by operating the converter in the discontinuous conduction mode (DCM) which leads to a simplified control circuit. The characteristics of the proposed design, principles of operation, steady state operation analysis, and control structure are described in this paper. An experimental prototype has been built to demonstrate the feasibility of the new converter. Simulation and experimental results are provided to verify the improved power quality at the AC mains and the lower conduction losses of the converter.
Jo, Kang-Ta;Heo, Tae-Won;Choi, Heung-Gyun;Kim, Hugh;Han, Sang-Kyoo
Proceedings of the KIPE Conference
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2014.07a
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pp.173-174
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2014
본 논문에서는 저 대기전력 구현이 가능하며 정확한 출력전압 제어가 가능한 SSR(Secondary Side Regulator) 플라이백 컨버터를 제안하였다. 제안 SSR 플라이백 컨버터는 2차 측에 control IC를 사용하여 별도의 제어기(TL431) 및 포토커플러를 제거하여 구조가 간단하고 대기모드 시 TL431의 바이어스 전류에 의한 전력소모를 줄일 수 있으므로 대기전력을 최소화 할 수 있으며 출력전압을 직접 검출하여 정확하게 출력을 제어할 수 있다. 한편 1차 측의 위치한 게이트 구동을 위해 절연된 1-2차 측간 신호를 전송하는 PET(Pulse Edge Transmitter)를 제안하였으며 제안 방식은 IC로의 직접화가 매우 용이하여 1-2차 측 IC와 제안 PET를 one-chip화 할 수 있다. 제안 회로의 타당성 검증을 위해 10W급 Adaptor의 시작품을 제작하였고, 이를 이용한 실험결과를 바탕으로 제안 시스템의 타당성을 검증한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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