An analysis of a new load resonant inverter considering stray inductance is given. There are several different types for load resonant inverters. They can offer zero turn-on as well as zero turn-off switching losses, yielding high efficiency at high power and high frequencies. However, they didn't consider the influences of stray inductance. In conventional topology using lossless snubber capacitor, stray inductances result in very high frequency resonant current. Especially, these influences can be problematic in high power system such as induction heating system with large current of some 10A associated with it. These currents increase EMI problem, give harmful effects in gate driver's operation and increase loss of dc-link capacitor as well as snubber capacitor. Therefore, the effect of stray inductances should be treated and reduced. This paper presents a new load resonant inverter topology, which can reduce the effect of stray inductances.
Roseline, Johnson Anitha;Vijayenthiran, Subramanian;V., Rajini;Mahadevan, Senthil Kumaran
Journal of Power Electronics
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v.15
no.3
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pp.670-684
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2015
The hybrid cascaded multilevel inverter (HCMLI) is a popular converter topology that is being increasingly used in high power medium voltage drives. The intricacy of the control technique for a HCMLI increases with the number of levels and due to fluctuating dc voltages. This paper presents a novel offline quadrant search based space vector modulation technique to synthesize a sinusoidal output from a dispersed pattern of voltage vectors due to different voltages in the auxiliary unit. Such an investigation has never been reported in the literature and it is being attempted for the first time. The method suggested distributes the voltage vectors for a reduced total harmonic distortion at minimal computation. In addition, the proposed algorithm determines the maximum modulation index in the linear modulation range in order to synthesize a sinusoidal output for both normal and abnormal vector patterns. It is better suited for a wide range of practical applications. It is particularly well suited for renewable source fed inverters which utilize large capacitor banks to maintain the dc link, which are prone to such slow fluctuations. The proposed quadrant search space vector modulation technique is simulated using MATLAB/SIMULINK and implemented using a Nexys-2 Spartan-3E FPGA for a developed prototype.
Transactions on Electrical and Electronic Materials
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v.17
no.2
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pp.57-68
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2016
In this study, we present the modern hybrid system based power generation for electric vehicle applications. We describe the hybrid structure of modified current source based DC - DC converters used to extract the maximum power from Photovoltaic (PV) and Fuel Cell system. Due to reduced dc-link capacitor requirement and higher reliability, the current source inverters (CSI) better compared to the voltage source based inverter. The novel control strategy includes Distributed Maximum Power Point Tracking (DMPPT) for photovoltaic (PV) and fuel cell power generation system. The proposed DC - DC converters have been analyzed in both buck and boost mode of operation under duty cycle 0.5>d, 0.5<d<1 and 0.5<d for capable electric vehicle applications. The proposed topology benefits include one common DC-AC inverter that interposes the generated power to supply the charge for the sharing of load in a system of hybrid supply with photovoltaic panels and fuel cell PEM. An improved control of Direct Torque and Flux Control (DTFC) based induction motor fed by current source converters for electric vehicle.In order to achieve better performance in terms of speed, power and miles per gallon for the expert, to accepting high regenerative braking current as well as persistent high dynamics driving performance is required. A simulation model for the hybrid power generation system based electric vehicle has been developed by using MATLAB/Simulink. The Direct Torque and Flux Control (DTFC) is planned using Xilinx ISE software tool in addition to a Modelsim 6.3 software tool that is used for simulation purposes. The FPGA based pulse generation is used to control the induction motor for electric vehicle applications. FPGA has been implemented, in order to verify the minimal error between the simulation results of MATLAB/Simulink and experimental results.
This paper describes simple control structures for a vector controlled stand-alone induction generator (IG) for use under variable speeds. Different control principles, indirect vector control and deadbeat current control, are developed for a voltage source PWM converter and the three-phase variable speed squirrel-cage IG to regulate DC-link and generator voltages with a newly designed phase locked loop circuit. The required reactive power for the variable speed IG is supplied by means of a PWM converter and a capacitor bank to buildup the voltage of the IG without the need for a battery, to reduce the rating of the PWM converter while using only three sensors and to eliminate the harmonics generated by the PWM converter. These proposed schemes can be used efficiently for variable speed wind energy conversion systems. The measurements of the IG systems at various speeds and loads are given and show that these systems are capable of good AC and DC voltage regulation.
In this paper, a new conceptual circuit configuration of a 3-phase voltage source, soft switching AC-DC-AC converter using an IGBT module, which has one ARCPL circuit and one ARDCL circuit, is presented. In actuality, the ARCPL circuit is applied in the 3-phase voltage source rectifier side, and the ARDCL circuit is in the inverter side. And more, each power semiconductor device has a novel clamp snubber circuit, which can save the power semiconductor device from voltage and current across each power device. The proposed soft switching circuits have only two active power semiconductor devices. These ARCPL and ARDCL circuits consist of fewer parts than the conventional soft switching circuit. Furthermore, the proposed 3-phase voltage source soft switching AC-DC-AC power conversion system needs no additional sensor for complete soft switching as compared with the conventional 3-phase voltage source AC-DC-AC power conversion system. In addition to this, these soft switching circuits operate only once in one sampling term. Therefore, the power conversion efficiency of the proposed AC-DC-AC converter system will get higher than a conventional soft switching converter system because of the reduced ARCPL and ARDCL circuit losses. The operation timing and terms for ARDCL and ARCPL circuits are calculated and controlled by the smoothing DC capacitor voltage and the output AC current. Using this control, the loss of the soft switching circuits are reduced owing to reduced resonant inductor current in ARCPL and ARDCL circuits as compared with the conventional controlled soft switching power conversion system. The operating performances of proposed soft switching AC-DC-AC converter treated here are evaluated on the basis of experimental results in a 50kVA setup in this paper. As a result of experiment on the 50kVA system, it was confirmed that the proposed circuit could reduce conduction noise below 10 MHz and improve the conversion efficiency from 88. 5% to 90.5%, when compared with the hard switching circuit.
In this paper, we propose the development of a power conversion system for electric power take-off (e-PTO) of agricultural electric vehicles. Most e-PTOs use commercial power $220V_{AC}$. A bidirectional power conversion system having a two-stage structure consisting of a DC-DC converter and a DC-AC inverter for supplying a high output voltage using a low battery voltage of an agricultural electric vehicle is suitable. we propose a power conversion system consisting of the one-stage dual active bridge (DAB) converter and the two-stage bidirectional full bridge inverter. In addition, we propose a soft start algorithm for reducing the inrush current generated by the link capacitor charging during the initial operation. A 3kW prototype system and its corresponding algorithms have been implemented to verify its effectiveness through experiments.
This paper introduces a low cost, high efficiency, high performance three-phase unified power quality conditioner (UPQC) by using four-switch three-phase inverters (FSTPIs) and an extra capacitor in the shunt active power filter (APF) side of the UPQC. In the proposed UPQC, both shunt and series APFs are developed by using FSTPIs so that the number of switching devices is reduced from twelve to eight devices. In addition, by inserting an additional capacitor in series with the shunt APF, the DC-link voltage in the proposed UPQC can also be greatly reduced. As a result, the system cost and power loss of the proposed UPQC is significantly minimized thanks to the use of a smaller number of power switches with a lower rating voltage without degrading the compensation performance of the UPQC. Design of passive components for the proposed UPQC to achieve a good performance is presented in detail. In addition, comparisons on power loss, overall system efficiency, compensation performance between the proposed UPQC and the traditional one are also determined in this paper. Simulation and experimental studies are performed to verify the validity of the proposed topology.
The Transactions of the Korean Institute of Power Electronics
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v.21
no.3
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pp.224-230
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2016
In this study, a single-power-conversion series-resonant ac-dc converter with high efficiency and high power factor is proposed. The proposed ac-dc converter consists of single-ended primary-inductor converter with an active-clamp circuit and a voltage doubler with series-resonant circuit. The active-clamp circuit clamps the surge voltage and provides zero-voltage switching of the main switch. The series-resonant circuit consists of leakage inductance $L_{lk}$ of the transformer and resonant capacitors $ C_{r1}$ and $ C_{r2}$. This circuit also provides zero-current switching of output diodes $D_1$ and $D_2$. Thus, the switching loss of switches and reverse-recovery loss of output diodes are considerably reduced. The proposed ac-dc converter also achieves high power factor using the proposed control algorithm without the addition of a power factor correction circuit and a dc-link electrolytic capacitor. A detailed theoretical analysis and the experimental results for a 1kW prototype are discussed.
The Transactions of the Korean Institute of Electrical Engineers B
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v.51
no.10
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pp.581-586
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2002
To improve the current waveform of diode rectifiers, we propose a new operating principle for the voltage-doubler diode rectifiers. In the conventional voltage-doubler rectifier circuit, relatively large capacitors are used to boost the output voltage, while the proposed circuit uses smaller ones and a small reactor not to boost the output voltage but improve the input current waveform. A circuit design method is shown by experimentation and confirmed simulation. The experimental results of the proposed diode rectifier satisfies the harmonic guide lines. A high input power factor of 97(%) and an efficiency of 98[%] are also obtained. The new rectifier with no controlled switches meet the harmonic guide lines, resulting in a simple, reliable and low-cost at-to dc converters in comparison with the boost-type current-improving circuits. This paper proposes a nonlinear impedance circuit composed by diodes and inductors or capacitors. This circuit needs no control circuits and switches, and the impedance value is changed by the polarity of current or voltage. And this paper presents one of these applications to improve the input current of capacitor input diode rectifiers. The rectifier using the nonlinear impedance circuit is constructed with four diodes and four capacitors in addition to the conventional rectifiers, that is, it has eight diodes and five capacitors, including a DC link capacitor. It makes harmonic components of the input current reduction and the power factor improvement. Half pulse-width modulated (HPWM) inverter was explained compared with conventional pulse width modulated(PWM) inverter. Proposed HPWM inverter eliminated dead-time by lowering switching loss and holding over-shooting.
Kim, Dong-Hwan;Jung, Seung-Hwan;Song, Seung-Ho;Choi, Ju-Yeop;Choi, Ick;An, Jin-Ung;Lee, Sang-Chul;Lee, Dong-Ha
Journal of the Korean Solar Energy Society
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v.32
no.spc3
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pp.245-254
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2012
In photovoltaic system, the characteristics of photovoltaic module such as open circuit voltage and short circuit current will be changed because of cell temperature and solar radiation. Therefore, the boost converter of a PV system connects between the output of photovoltaic system and DC link capacitor of grid connected inverter as controlling duty ratio for maximum power point tracking(MPPT). This paper shows the dynamic characteristics of the boost converter by comparing single-loop and two-loop control algorithm using both analog and digital control. Both proposed compensation methods have been verified with computer simulation to demonstrate the validity of the proposed control schemes.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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