A new type of topology with medium-frequency-transformer (MFT) isolation for medium voltage wind power generation systems is proposed in this paper. This type of converter is a high density power conversion system, with high performance features suitable for next generation wind power systems in either on-shore or off-shore applications. The proposed topology employs single-phase cascaded multi-level AC-AC converters on the grid side and three phase matrix converters on the generator side, which are interfaced by medium frequency transformers. This avoids DC-Link electrolytic capacitors and/or resonant L-C components in the power flow path thereby improving the power density and system reliability. Several configurations are given to fit different applications. The modulation and control strategy has been detailed. As two important part of the whole system, a novel single phase AC-AC converter topology with its reliable six-step switching technique and a novel symmetrical 11-segment modulation strategy for two stage matrix converter (TSMC) is proposed at the special situation of medium frequency chopping. The validity of the proposed concept has been verified by simulation results and experiment waveforms from a scaled down laboratory prototype.
본 논문은 고주파 유도 가열기의 전력조절을 위해 뉴로-퍼지 알고리즘을 이용하고, IGBT를 사용한 위상 전이 펄스변조(PSPM)와 주파수 추종 펄스변조(FEPM) 가 조절되는 공진 고주파 인버터를 응용한 유도가열기를 설명한다. 이는 실제로 산업 현장에서 20KHz~500KHz 유도 가열 및 유도 용해 전원장치용으로 쓰인다. 위상 전이 펄스변조 (PSPM) 정전력 조절 기술을 바탕으로 한 적응 주파수 추종기법은 스위칭 손실을 최소화하고 전력조절을 용이하게 하기 위해 소개되어졌다. 뉴로-퍼지제어기를 사용하여 만들어진 실험장치는 성공적인 논증과 토의가 되어졌다.
본 논문에서는 광대역 YIG발진기를 설계하고 제작하였다. YTO(YIG Tuned Oscillator)의 설계는 우선 발전범위에 적당한 YIG 공진기를 선택하고, 발진 범위에서 공진특성을 측정하여 전기적인 RLC등가회로를 만든다. 이 등가회로를 이용하여 광대역에서 기생발진 없이 발진할 수 있는 회로 구조를 선택하고 설계한다. 설계된 회로는 EEsof사의 jOMEGA를 이용하여 HBT(Harmonic Balance Technique)으로 모의실험하였다. 이렇게 하여 제작된 YTO의 발진범위는 1.4GHz에서 4GHz였고, 발진범위 내에서 선형성은 0.5%였다. 위상잡음은 중심 주파수에서 100kHz offset에서 105dBc이하였다.
In this research, internal-mixing twin-fluid atomizer using sonic energy is designed and manufactured. We are trying to intimate high efficiency twin-fluid atomizer to obtain good liquid atomization in the low pressure region. Define of geometric form of atomizer, characteristics of spray is influenced by position, depth and height variation of cavity resonator, variation of sound intensity and resonant sound frequency with liquid flow rate. The liquid atomization is promoted by multi-stage disintegration of mixing flow of gas with liquid and the optimum condition of position and depth of cavity resonator according to sonic energy is obtained from the condition at a=2.5mm and L=2mm. The velocity distribution of droplets shows negative value due to recirculation region at the center of axial, and as the radial direction distance is far, the velocity distribution of droplets decrease slowly after having a maximum value. However velocity and SMD show nearly uniform distribution at the down stream and as result compared to Nukiyama and Tanasawa's equation. atomization of mixing flow with air and liquid dispersing from the outlet of the nozzle is promoted by the effect of collision at the cavity resonator.
In this paper, the energy harvester with a piezoelectric materials is modeled as the electric equivalent circuit, and performances of a standard DC method and a Parallel-SSHI method are verified through experiment under variable force and load conditions. Piezoelectric generator consists of mass, damper and spring constant, and it is modeled by electrical equivalent circuit with RLC components. Standard DC and Parallel-SSHI are used as power conversion methods, and standard DC consists of full-bridge rectifier and smoothing capacitor. Parallel-SSHI method is composed of L-C resonant circuit, zero-crossing detector and full-bridge rectifier. In case of simulation under $100k{\Omega}$ load condition, the harvested power is $500{\mu}W$ in Standard DC and $670{\mu}W$ in Parallel-SSHI, respectively. In experiment, the harvested power under $100k{\Omega}$ load condition is $420{\mu}W$ in standard DC and $602{\mu}W$ in Parallel-SSHI. Harvested power of Parallel-SSHI is improved by approximately 40% more than that of standard DC method.
본 논문에서는 저항성 sheet를 이용한 광대역 박형 흡수체 설계법을 제안한다. 제안된 흡수체의 등가회로는 직렬 RLC 공진회로와 종단이 단락된 전송선으로 이루어진다. 이 등가회로를 바탕으로 임의의 설계주파수에서 흡수체가 ${\lambda}/4$보다 얇은 두께를 가지면서도, 광대역 흡수율 특성을 가지는 세가지 조건을 정리하였다. 수치해석을 통해 이를 동시에 만족하는 R, L, C 소자 값을 구했다. 구한 등가 R, L, C값은 특정한 chip 저항이나 표면저항을 가지는 십자 모양의 구조로써 구현이 가능하다. 이러한 설계법을 설계 중심주파수 3 GHz에서 적용해서 두께가 18.75 mm(전기적 길이 $67.5^{\circ}$)이고, 90 % 흡수율 기준으로 116 % 대역폭을 갖는 광대역 흡수체를 설계하였다.
This paper discusses the appropriate duration for basic gust wind speeds in wind loading codes and standards, and in wind engineering generally. Although various proposed definitions are discussed, the 'moving average' gust duration has been widely accepted internationally. The commonly-specified gust duration of 3-seconds, however, is shown to have a significant effect on the high-frequency end of the spectrum of turbulence, and may not be ideally suited for wind engineering purposes. The effective gust durations measured by commonly-used anemometer types are discussed; these are typically considerably shorter than the 'standard' duration of 3 seconds. Using stationary random process theory, the paper gives expected peak factors, $g_u$, as a function of the non-dimensional parameter ($T/{\tau}$), where T is the sample, or reference, time, and ${\tau}$ is the gust duration, and a non-dimensional mean wind speed, $\bar{U}.T/L_u$, where $\bar{U}$ is a mean wind speed, and $L_u$ is the integral length scale of turbulence. The commonly-used Durst relationship, relating gusts of various durations, is shown to correspond to a particular value of turbulence intensity $I_u$, of 16.5%, and is therefore applicable to particular terrain and height situations, and hence should not be applied universally. The effective frontal areas associated with peak gusts of various durations are discussed; this indicates that a gust of 3 seconds has an equivalent frontal area equal to that of a tall building. Finally a generalized gust response factor format, accounting for fluctuating and resonant along-wind loading of structures, applicable to any code is presented.
본 논문에서는 비정질 $Al_2O_3$ 코아 재료를 응용한 단순 solenoid 형태의 소형 고성능 RF 칩 인덕터를 연구하였다. 인덕터 크기는 $0.86{\times}0.46{\times}0.45mm^3$이고, $27{\mu}m$ 직경의 Cu를 코일로 사용하였다. RF 칩 인덕터의 인덕턴스(L), 양호 인자(Q), 임피던스(Z), 커패시턴스(C)와 등가회로 파라미터 등의 주파수 특성은 RF impedance/Material Analyzer (HP16193A test fixture가 장착된 HP4291B)로 측정되었다. $9{\sim}12$회의 권선수를 가진 RF 칩 인덕터들의 인덕턴스 값은 $21{\sim}34nH$ 범위를 가진다. 이들의 자기공진주파수(SRF)는 $5.7{\sim}3.7GHz$ 영역을 나타낸다. 또한 자기공진주파수가 증가함에 따라 인덕턴스 값이 감소하는 경향을 보이고 있다. 인덕터의 SRF는 인덕턴스가 증가함에 따라 감소하며, Q의 값은 $900MHz{\sim}1.7GHz$ 주파수 범위에서 최대 $38{\sim}49$까지 얻어졌다.
"H" 형태의 공진기로서 이루어진 초전도 안테나는 비슷한 크기를 가진 마이크로스트립 안테나에 비하여 소형화에 유리하다. "H"형 초전도 안테나 제작을 위해 rf 마그네트론 스퍼터링을 이용하여 $YBa_2Cu_3O_{7-x}$ (YBCO)/MgO 고온초전도 박막을 제조하였으며 표준 식각법을 이용하여 안테나를 형상화 하였다. 일반 금속과의 특성을 비교하기 위해서 동일한 차원의 금 안테나가 제작되었다. 개구 결합 방식을 이용하여 초전도 안테나 패치와 $50{\Omega}$ 급전선을 임피던스 결합을 시켰다. 다양한 종류의 실험 결과가 반사손실, 공진주파수, 특성임피던스 등을 중심으로 보고되었다. H형 초전도 안테나는 금 안테나에 비하여 정재파비에서 0.36 효율에서 24% 반사손실에서 14.6bB 이상 더 우수한 성능을 보여주었다.
유전율(${\varepsilon}_r$) 126, $Q{\cdot}f_{0}(GHz)$값은 2240, 공진주파수의 온도계수(${\tau}_f$) $+68\;ppm/^{\circ}C$의 특성을 갖는 $0.3CaTiO_3-0.7(Li_{1/2}Nd_{1/2})TiO_3에\;Nd_2O_3$를 첨가하였을 때의 마이크로파 유전특성의 변화에 대해 고찰하였다. 유전율(${\varepsilon}_r$)은 5wt% $Nd_2O_3$ 첨가시 131로 가장높은 값을 나타내었으며, 이후 첨가량이 증가함에 따라 유전율은 감소함을 보였다. $Q{\cdot}f_{0}(GHz)$값은 9wt% $Nd_2O_3$ 첨가시까지 입계의 치밀화 등에 의해 3533까지 증가하다가 이후 l8wt% $Nd_2O_3$첨가시까지는 비정상적 입계성장의 영향으로 감소함을 보이고, 25 wt% 이상 첨가시에는 제2상인 $Nd_2Ti_2O_7$상의 영향으로 다시 증가함을 보였다. 공진주파수의 온도계수($({\tau}_f$)는 $Nd_2O_3$첨가에 따라 최초의 $+68\;ppm/^{\circ}C$에서 30wt% $Nd_2O_3$ 첨가시 $-46\;ppm/^{\circ}C$까지 변화함을 알 수 있었다. $0.3CaTiO_3-0.7(Li_{1/2}Nd_{1/2})TiO_3에\;Nd_2O_3$를 9wt% 첨가하여 $1425^{\circ}C$에서 3시간동안 소결한 시편에서 유전율(${\varepsilon}_r$)은 108, $Q{\cdot}f_{0}(GHz)$값은 3533, 공진주파수의 온도계수(${\varepsilon}_f$)가 $+6\;ppm/^{\circ}C$인 우수한 마이크로파 유전특성을 얻을 수 있었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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