The Transactions of The Korean Institute of Electrical Engineers
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v.58
no.7
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pp.1349-1355
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2009
This paper is studied on a novel power factor correction (PFC) AC-DC converter of high efficiency by soft switching technique. The input current waveform in the proposed converter is got to be a sinusoidal form composed of many a discontinuous pulse in proportion to the magnitude of a ac input voltage under the constant switching frequency. Therefore, the input power factor is nearly unity and the control method is simple. The proposed converter adding an electric isolation operates with a discontinuous current mode (DCM) of the reactor in order to obtain some merits of simpler control, such as fixed switching frequency, without synchronization control circuit used in continuous current mode (CCM). To achieve the soft switching (ZCS or ZVS) of control devices, the converter is constructed with a new loss-less snubber for a partial resonant circuit. It is that the switching losses are very low and the efficiency of the converter is high, Particularly, the stored energy in a loss-less snubber capacitor recovers into input side and increases input current from a resonant operation. The result is that the input power factor of the proposed converter is higher than that of a conventional PFC converter. This paper deals mainly with the circuit operations, theoretical, simulated and experimental results of the proposed PFC AC-DC converter in comparison with a conventional PFC AC-DC converter.
The Transactions of the Korean Institute of Power Electronics
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v.23
no.6
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pp.424-432
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2018
This study presents a single-phase single-stage three-level AC/DC converter with a wide controllable output voltage. The proposed AC/DC converter is designed to extend the application of e-mobility, such as electric vehicles. The single-stage converter integrates a PFC converter and a three-level DC/DC converter, operates at a fixed frequency, and provides a wide controllable output voltage (approximately 200-430Vdc) with high efficiencies over a wide load range. In addition, the input boost inductors operate in a discontinuous mode to improve the input power factor. The switching devices operate with ZVS, and the converter's THD is small, especially at full load. The feasibility of the proposed converter is verified by the experimental results of a 1.5 kW prototype.
Seo, Sang-Hwa;Bae, Jin-Yong;Kwon, Soon-Do;Eom, Tae-Min;Kim, Yong
Journal of the Korean Institute of Illuminating and Electrical Installation Engineers
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v.23
no.12
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pp.127-135
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2009
In this paper, the Interleaved AC/DC boost converter using two inductor with voltage-doubler characteristic when it operates with a duty cycle greater than 0.5 is proposed. Generally, the low-line(Input AC 110[V]) operation of the AC/DC boost converter is much less efficient than high-line (Input AC 220[V]) operation. The proposed Interleaved AC/DC boost converter operates as a voltage doubler at low-line. Its low-line range have higher power factor and improved efficiency compared with that of conventional converter. This research proposed the Interleaved AC/DC boost converter for voltage-doubler characteristic. The principle of operation, feature and design considerations is illustrated and the validity of verified through the experiment with a 300[W] based experimental circuit.
This paper proposes a new control method for an AC-DC Buck converter which is utilized as a front-end converter of a 2-stage high power density adapter. In the conventional adapter applications, 2-stage configuration shows higher power transfer efficiency and higher power density than those of the single stage flyback converter. In the 2-stage AC-DC converter, the boost converter is widely used as a front-end converter. However, an efficiency variation between high AC line and low AC line is large. On the other hand, the proposed conduction band control method for a buck front-end converter has an advantage of small efficiency variation. In the proposed control method, switching operation is determined by a band control voltage which represents output load condition, and an AC line voltage. If the output load increasesin low AC line, the switching operation range is expanded in half of line cycle. On the contrary, in light load and high line condition, the switching operation is narrowed. Thus, the proposed control method reduces switching loss under high AC line and light load condition. A 60W prototype which is configured the buck and LLC converter with the proposed control method is experimented on to verify the validity of the proposed system. The prototype shows 92.16% of AC-DC overall efficiency and 20.19 W/in 3 of power density.
In this paper, a new scheme of current programmed control for three phase PWM AC-AC converter is presented. By considering only the magnitude components, a similar scheme in the DC-DC converter can be extended to the three phase PWM AC-AC converter. The proposed current programmed control will be well adopted into various converter topologies though three phase PWM AC-AC boost converter is treated as an example. The converter analysis is carried out by applying the vector DQ transformation to obtain physical insight into the converter operation. Finally, the experiment result shows the validity of the proposed scheme.
Combination the several type of single phase power conversion utilized simply topology are proposed in this paper. Totally four kind of converter are investigated, they are Boost AC/AC Converter, Buck AC/AC Converter, Boost AC/DC Converter, and Buck DC/AC Converter. Two types action mode are presented to determine the functional of circuit. First is AC chopper action mode, representation of the AC/AC converter. AC chopper action mode offered the sinusoidal current waveform, better power factor, faster dynamics, and smaller input/output filter. They present high robustness, offer safe commutation and have high efficiency. The second is full bridge action mode, determined the transformation AC to DC power and otherwise. Four switching devices and one magnetic contactor will establish the mode operation of circuit and manage the flow of power proceed in proper. The correction and advance of the kind of converter are verified by simulation.
Akter, Md. Parvez;Mekhilef, Saad;Tan, Nadia Mei Lin;Akagi, Hirofumi
Journal of Electrical Engineering and Technology
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v.10
no.1
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pp.165-175
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2015
Energy storage system has been widely applied in power distribution sectors as well as in renewable energy sources to ensure uninterruptible power supply. This paper presents a model predictive algorithm to control a bidirectional AC-DC converter, which is used in an energy storage system for power transferring between the three-phase AC voltage supply and energy storage devices. This model predictive control (MPC) algorithm utilizes the discrete behavior of the converter and predicts the future variables of the system by defining cost functions for all possible switching states. Subsequently, the switching state that corresponds to the minimum cost function is selected for the next sampling period for firing the switches of the AC-DC converter. The proposed model predictive control scheme of the AC-DC converter allows bidirectional power flow with instantaneous mode change capability and fast dynamic response. The performance of the MPC controlled bidirectional AC-DC converter is simulated with MATLAB/Simulink(R) and further verified with 3.0kW experimental prototypes. Both the simulation and experimental results show that, the AC-DC converter is operated with unity power factor, acceptable THD (3.3% during rectifier mode and 3.5% during inverter mode) level of AC current and very low DC voltage ripple. Moreover, an efficiency comparison is performed between the proposed MPC and conventional VOC-based PWM controller of the bidirectional AC-DC converter which ensures the effectiveness of MPC controller.
Proceedings of the Korean Institute of IIIuminating and Electrical Installation Engineers Conference
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2007.05a
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pp.187-192
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2007
The terminal voltage of a synchronous generator is maintained by the field current control of excitation system Generally AC/DC converter which is component of AVR(Automatic Voltage Regulator) system for excitation current control is connected to diode rectifier and DC/DC converter system In the case of diode rectifier system of phase controlled converter, AC/DC converter has low power factor and some low order harmonics in the line current. In this paper, two-stage three-phase PWM AC/DC converter is studied to solve these problems, The proposed method is verified by the computer simulations and experimental results in prototype generation system.
This paper proposes a new soft switching single stage AC/DC full bridge converter with unit power factor and isolated output. This circuit shows that it is possible to combine the boost converter which is for PFC(Power Factor Correction) and full bridge converter which is for DC/DC converter. A simple auxiliary circuit which includes neither lossy components nor active switches eliminates ringing of secondary side of the transformer. The characteristics of the proposed circuit are investigated and the validity is verified by the simulation results.
The Transactions of the Korean Institute of Power Electronics
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v.17
no.4
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pp.306-314
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2012
In case of the conventional DC-AC inverter using two DC-DC converters with unipolar output capacitor voltages, for generating the AC output voltage, the output capacitor voltages of its each DC-DC converter must be higher than the DC input voltage. To solve this problem, this paper proposes a single-phase DC-AC inverter using two embedded Z-source converters with bipolar output capacitor voltages. The proposed inverter is composed of two embedded Z-source converters with common DC source and output AC load. The AC output voltage is obtained by the difference of the output capacitor voltages of each converter. Though the output capacitor voltage of converter is relatively low compared to the conventional method, it can be obtained the same AC output voltage. Moreover, by controlling asymmetrically the output capacitor voltage, the AC output voltage of the proposed system is higher than the DC input voltage. To verify the validity of the proposed system, a DSP(TMS320F28335) based single-phase embedded Z-source DC-AC inverter was made and the PSIM simulation was performed under the condition of the DC source 38V. As controlled symmetrically and asymmetrically the output capacitor voltages of each converter, the proposed inverter could produce the AC output voltage with sinusoidal waveform. Particularly, in case of asymmetric control, a higher AC output voltage was obtained. Finally, the efficiency of the proposed system was measured as 95% and 97% respectively in case of symmetric and asymmetric control.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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