Long span cable-stayed bridges are extremely vulnerable to dynamic excitations such as which caused by traffic load, wind and earthquake. Studies on cable-stayed bridge vibration control have been keenly interested by researchers and engineers in design new bridges and assessing in-service bridges. In this paper, a novel Hybrid-Tuned Mass Damper (H-TMD) is proposed and a hybrid control model named Mixed Logic Dynamic (MLD) is employed to build the bridge-H-TMD system to mitigate the vibrations. Firstly, the fundamental theory and modeling process of MLD model is introduced. After that, a new state switching design of the H-TMD and state space equations for different states are proposed to control the bridge vibrations. As the state switching designation presented, the H-TMDs can applied active force to bridge only if the structural responses are beyond the limited thresholds, otherwise, the vibrations can be reduced by passive components of dampers without active control forces provided. A new MLD model including both passive and active control states is built based on the MLD model theory and the state switching design of H-TMD. Then, the case study is presented to demonstrate the proposed methodology. In the case study, the control scheme with H-TMDs is applied for a long span cable-stayed bridge, and the MLD model is established and simulated with earthquake excitation. The simulation results reveal that the suggested method has a well damping effect and the established system can be switched between different control states as design excellently. Finally, the energy consumptions of H-TMD schemes are compared with that of Active Tuned Mass Damper (ATMD) schemes under variable seismic wave excitations. The compared results show that the proposed H-TMD can save energy than ATMD.
This paper proposed design method of DC link capasitor and leakage inductance of transformer with high voltage cascaded NPC H-bridge inverter. DC link capacitor is designed based on the ripple power between input AC power and output AC power, and leakage inductance of transformer is designed based on FFT table of unipola PWM with NPC H-bridge inverter. The proposed design method is verified by simulation results of 6.6[kV], 1.2[MW] Cascaded NPC H-bridge inverter.
본 논문은 Cascaded H-bridge 멀티레벨 인버터의 출력 전압 레벨 수의 증가를 위한 모델과 스위칭 기법을 제안한다. 제안하는 모델은 기존의 Cascaded H-bridge 멀티레벨 인버터 구조에서 각 H-bridge 모듈의 출력단에 변압기를 연결하고, 변압기 2차측을 직렬로 연결한 모델이다. 이 구조에서 다수의 변압기의 턴비는 동일하고, 1개의 변압기 턴비만이 다른 턴비를 갖게된다. 따라서 1개의 변압기 턴비를 조절하여 출력전압의 전압 레벨수를 증가시킬 수 있다. 스위칭 방법은 기존에 멀티레벨 인버터에서 주로 사용되는 Level-shifted PWM 방식을 이용하여 간단하게 구현할 수 있다. 제안하는 모델의 검증을 위하여 시뮬레이션을 수행하여 제안하는 모델의 타당성을 확인한다.
The speed of rail vehicles become higher and higher over two decades, and China has unveiled a prototype high-speed train in October 2020 that has been able to reach 400 km/h. At such high speeds, wheel-rail force items that had previously been ignored in common computational model should be reevaluated and reconsidered. Aiming at this problem, a new model for investigating the vehicle-bridge interaction at high moving speed is proposed. Comparing with the common model, the new model was more accurate and applicable, because it additionally considers the second-order pseudo-inertia forces effect and its modeling equilibrium position was based on the initial deformed curve of bridge, which could include the influences of temperature, pre-camber, shrinkage and creep deformation, and pier uneven settlement, etc. Taking 5 km/h as the speed interval, the dynamic responses of the classical vehicle-bridge system in the speed range of 5 km/h to 400 km/h are studied. The results show that ignoring the second-order pseudo-inertia force will underestimate the dynamic response of vehicle-bridge system and make the high-speed railway bridge structure design unsafe.
본 논문에서는 변압비가 다른 2개의 삼상 변압기를 이용한 새로운 방식의 cascade 3상 IHCML(Isolated H-bridge Cascade Multi-Level) 인버터 및 제어 방식을 제안한다. 또한 cascade 3상 IHCML 인버터를 제어하기 위해 최근접 벡터를 이용한 벡터제어 기법을 사용하였다. 이로 인해 많은 전력을 담당하는 대용량 H-bridge의 스위칭 주파수는 출력 기본주파수와 거의 동일하여 제어 스위치 손실이 작으며, 작은 전력을 담당하는 저용량 H-bridge의 스위칭 주파수는 높게 제어 하므로 출력전압의 품질이 향상되었다.
JSTS:Journal of Semiconductor Technology and Science
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제16권4호
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pp.451-462
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2016
Photovoltaic energy conversion becomes main focus of many researches due to its promising potential as source for future electricity and has many advantages than the other alternative energy sources like wind, solar, ocean, biomass, geothermal etc. In Photovoltaic power generation multilevel inverters play a vital role in power conversion. The three different topologies, diode-clamped (neutral-point clamped) inverter, capacitor-clamped (flying capacitor) inverter and cascaded h-bridge multilevel inverter are widely used in these multilevel inverters. Among the three topologies, cascaded h-bridge multilevel inverter is more suitable for photovoltaic applications since each pv array can act as a separate dc source for each h-bridge module. This paper presents a single phase Cascaded H-bridge five level inverter for grid-connected photovoltaic application using sinusoidal pulse width modulation technique. This inverter output voltage waveform reduces the harmonics in the generated current and the filtering effort at the input. The control strategy allows the independent control of each dc-link voltages and tracks the maximum power point of PV strings. This topology can inject to the grid sinusoidal input currents with unity power factor and achieves low harmonic distortion. A PID control algorithm is implemented in Arm Processor LPC2148. The validity of the proposed inverter is verified through simulation and is implemented in a single phase 100W prototype. The results of hardware are compared with simulation results. The proposed system offers improved performance over conventional three level inverter in terms of THD.
A model predictive control (MPC) method without individual PWM has been recently researched to simplify and improve the control flexibility of a multilevel inverter. However, the input power of each H-bridge cell and the switching frequency of switching devices are unbalanced because of the use of a restricted switching state in the MPC method. This paper proposes a control method for balancing the switching patterns and cell power supplied from each isolated dc source of a cascaded H-bridge inverter. The supplied dc power from isolated dc sources of each H-bridge cells is balanced with the proposed cell balancing method. In addition, the switching frequency of each switching device of the CHB inverter becomes equal. A simulation and experimental results are presented with nine-level and five-level three-phase CHB inverter to validate the proposed balancing method.
A simple and practical voltage balance method for a solid-state transformer (SST) is proposed to reduce the voltage difference of cascaded H-bridge converters. The tolerance device components in SST cause the imbalance problem of DC-link voltage in the H-bridge converter. The Max/Min algorithms of voltage balance controller are merged in the controller of an AC/DC rectifier to reduce the voltage difference. The DC-link voltage through each H-bridge converter can be balanced with the proposed control methods. The design and performance of the proposed SST are verified by experimental results using a 30 kW prototype.
This paper proposes a method of voltage control for three-phase multilevel H-bridge inverters with selective harmonic elimination (SHE) PWM The full-bridge configuration of H-bridge inverter cells enables voltage control with a fixed PWM pattern by means of phase shifting between the legs, which greatly simplifies the control while maintaining the harmonic elimination characteristics. The series combination of the cells in multilevel configuration can be exploited to further improve the hormonic elimination characteristics with proper phase shifting between the ceil volitage. A complexor-based control method is introduced to control the magnitude and phase angle of cell voltages that form three-phase multilevel output voltages. Simulation results show that the proposed method along with SHE PWM would provide satisfactory performance in spite of its simplicity.
Kim Han Jun;Lee Rae Duk;Semenov Yu. P.;Han Sang Ok
KIEE International Transaction on Electrical Machinery and Energy Conversion Systems
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제5B권3호
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pp.283-288
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2005
A portable primary inductance standard set that includes a Maxwell-Wien bridge and a 10 mH standard inductor installed in a thermostat has been developed at KRISS. Two auxiliary resistance capacitance networks (analogous to a 'Wagner ground') provide excellent stability of the bridge balance and impose less strict requirements on the components of these networks. Removable capacitance and ac-dc resistance standards used in the bridge arms made it possible to reproduce 10 mH and 100 mH inductance values in the frequency range of 500 Hz to 3 kHz. From investigations of this standard and preliminary comparison with VNIIM (D. I. Mendeleyev Institute for Metrology), the results have demonstrated that the bridge can be used as a part of the transportable inductance standard with a measurement uncertainty within (1-3) $\mu$H/H at frequencies of 1 kHz and 1.6 kHz. The application of the bridge as a constituent part of the transportable standard gives us an opportunity to eliminate the influence of the standard inductors.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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