Park, Ju-Hyun;Kim, Sung Jin;Lee, Joo Young;Park, Sang Hyeon;Lee, Ju Ri;Kim, Sang Yun;Kim, Hong Jin;Lee, Kang-Yoon
IEIE Transactions on Smart Processing and Computing
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v.4
no.5
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pp.371-378
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2015
In this paper, a different type of pulse width modulation (PWM) control scheme for a buck converter is introduced. The proposed buck converter uses PWM with frequency hopping and a low quiescent.current low dropout (LDO) voltage regulator with a power supply rejection ratio enhancer to reduce high spurs, harmonics and output voltage ripples. The low quiescent.current LDO voltage regulator is not described in this paper. A three-bit binary-to-thermometer decoder scheme and voltage ripple controller (VRC) is implemented to achieve low voltage ripple less than 3mV to increase the efficiency of the buck converter. An internal clock that is synchronized to the internal switching frequency is used to set the hopping rate. A center frequency of 2.5MHz was chosen because of the bluetooth low energy (BLE) application. This proposed DC-DC buck converter is available for low-current noise-sensitive loads such as BLE and radio frequency loads in portable communications devices. Thus, a high-efficiency and low-voltage ripple is required. This results in a less than 2% drop in the regulator's efficiency, and a less than 3mV voltage ripple, with -26 dBm peak spur reduction operating in the buck converter.
KIEE International Transaction on Electrical Machinery and Energy Conversion Systems
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v.2B
no.3
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pp.81-89
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2002
The sensorless AC motor drive is a popular topic of study due to the cost and reliability of speed and position sensors. Most sensorless algorithms are based on the mathematical modeling of motors including electrical variables such as phase current and voltage. Therefore, the accuracy of such variables largely affects the performance of the sensorless AC motor drive. However, the output voltage of the SVPWM-VSI, which is widely used in sensorless AC motor drives, has considerable errors. In particular, the SVPWM-VSI is error-prone in the low speed range because the constant DC link voltage causes poor resolution in a low output voltage command and the output voltage is distorted due to dead time and voltage drop. This paper investigates a novel high-performance strategy for overcoming these problems in a sensorless ac motor drive. In this paper, a variation of the DC link voltage and a direct compensation for dead time and voltage drop are proposed. The variable DC link voltage leads to an improved resolution of the inverter output voltage, especially in the motor's low speed range. The direct compensation for dead time and voltage drop directly calculates the duration of the switching voltage vector without the modification of the reference voltage and needs no additional circuits. In addition, the proposed strategy reduces a current ripple, which deteriorates the accuracy of a monitored current and causes torque ripple and additional loss. Simulation and experimentation have been performed to verify the proposed strategy.
Since the stator winding of High-Speed Permanent Magnet Generator (HSPMG) has few winding turns and low inductance value, it is more prone to be influenced by harmonic current. Moreover, the operation efficiency and the torque stability of HSPMG will be greatly influenced by harmonic current. Taking a 117 kW, 60 000 rpm HSPMG as an example, in order to analyze the effects of harmonic current on HSPMG in this paper, the 2-D finite element electromagnetic field model of the generator was established and the correctness of the model was verified by testing the generator prototype. Based on the model, the losses and torque of the generator under different frequency harmonic current were studied. The change rules of the losses and torque were found out. Based on the analysis of the influence of the harmonic phase angle on torque ripple, it is found that the torque ripple could be weakened through changing the harmonic phase angle. Through the analysis of eddy current density in rotor, the change mechanism of the rotor eddy current loss was revealed. These conclusions can contribute to reduce harmonic loss, prevent demagnetization fault and optimize torque ripple of HSPMG used in distributed power supply system.
KIEE International Transaction on Electrical Machinery and Energy Conversion Systems
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v.2B
no.4
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pp.174-182
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2002
This paper presents a comprehensive study on reducing commutation torque ripples generated in brushless DC motor drives with only a single do-link current sensor provided. In such drives, commutation torque ripple suppression techniques that are practically effective in low speed as well as high speed regions are scarcely found. The commutation compensation technique proposed here is based on a strategy that the current slopes of the incoming and the outgoing phases during the commutation interval can be equalized by a proper duty-ratio control. Being directly linked with deadbeat current control scheme, the proposed control method accomplishes suppression of the spikes and dips superimposed on the current and torque responses during the commutation intervals of the inverter. Effectiveness of the proposed control method is verified through simulations and experiments.
Multiport power converters have recently become popular to researchers and engineers. However, more improvements are required in terms of their soft-switching operation, bidirectional operation, and integration. In this study, a bidirectional three-port three-switch DC-DC converter is proposed. The converter contains a low-current ripple port and ripple-free current port. Through the integrated structure, utilization of a coupled inductor, and a new switching strategy, the aforementioned specifications are achieved. A modified switching strategy is also utilized in the converter, which has resulted in the bidirectional operation of the converter between ports. Finally, a comprehensive analysis is presented, and the converter characteristics are validated by experimental results.
The Transactions of The Korean Institute of Electrical Engineers
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v.57
no.6
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pp.1003-1011
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2008
In this paper, optimal design of interleaved boost converters is studied in order to design low ripple, size, loss and high performance converters for fuel cell applications. Also, the process of optimal design of interleaved boost converter has been performed. Input current ripple, output voltage ripple, losses and capacity of electrical components are theoretically analyzed and informative simulation and experimental results are provided.
The Transactions of the Korean Institute of Power Electronics
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v.6
no.5
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pp.416-422
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2001
The BLDC(Brushless DC) Motor is characterized by linear torque to current and speed to voltage. It has low acoustic noise and fast dynamic response. Moreover, it has high power density with high proportion of torque to inertia in spite of small size drive. However, when armature current is commutated, the current ripple is generated by the motor inductance components in stator windings and back-EMF. This current ripple caused to torque ripple. Therefore, it is difficult to apply the BLDC motor to a precision servo drive system. In this paper, a new current control algorithm using fourier series coefficients is proposed. This proposed algorithm can minimize torque ripple due to the phase current commutation of BLDC motor. Simulation and Experimental results prove the effectiveness at the Proposed algorithm through comparison with the conventional unipolar PWM method.
The BLDCM (Brushless DC Motor) characterized by linear torque to current, and speed to voltage has low acoustic noise, and fast dynamic response. Moreover, it has high power density with high proportion of torque to inertia in spite of small size drive. But, it produce torque ripple due to the motor inductance components in stator windings and back-EMF, when armature current is commutated. Therefore, it is difficult to apply the BLDCM to a precision servo drive system. In this paper is proposed to a new current control algorithm with using fourier series coefficients can minimize torque ripple due to the phase current commutation of BLDCM. Simulation and Experimental results prove the effectiveness the proposed algorithm through comparison with the conventional used unipolar PWM method.
Bharatkumar, Dave Heema;Singh, Dheerendra;Bansal, Hari Om
Journal of Power Electronics
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v.19
no.6
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pp.1351-1365
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2019
This paper proposes two modified Z-source inverter topologies, namely an embedded L-Z-source inverter (EL-ZSI) and a coupled inductor L-Z source inverter (CL-ZSI). The proposed topologies offer a high voltage gain with a reduced passive component count and reduction in source current ripple when compared to conventional ZSI topologies. Additionally, they prevent overshoot in the dc-link voltage by suppressing heavy inrush currents. This feature reduces the transition time to reach the peak value of the dc-link voltage, and reduces the risk of component failure and overrating due to the inrush current. EL-ZSI and CL-ZSI possess all of the inherent advantages of the conventional L-ZSI topology while eliminating its drawbacks. To verify the effectiveness of the proposed topologies, MATLAB/Simulink models and scaled down laboratory prototypes were constructed. Experiments were performed at a low shoot through duty ratio of 0.1 and a modulation index as high as 0.9 to obtain a peak dc-link voltage of 53 V. This paper demonstrates the superiority of the proposed topologies over conventional ZSI topologies through a detailed comparative analysis. Moreover, experimental results verify that the proposed topologies would be advantageous for renewable energy source applications since they provide voltage gain enhancement, inrush current, dc-link voltage overshoot suppression and a reduction of the peak to peak source current ripple.
This paper presents two advanced hybrid pulse-width modulation (PWM) strategies for multilevel inverters (MLIs) that provide both common-mode voltage (CMV) elimination and current ripple reduction. The first PWM utilizes sequences that apply one switching state at the double ends of a half-carrier cycle. The second PWM combines the advantages of the former and an existing four-state PWM. Analyses of the harmonic characteristics of the two groups of switching sequences based on a general switching voltage model are carried out, and algorithms to optimize the current ripple are proposed. These methods are simple and can be implemented online for general n-level inverters. Using a three-level NPC inverter and a five-level CHB inverter, good performances in terms of the root mean square current ripple are obtained with the proposed PWM schemes as indicated through improved harmonic distortion factors when compared to existing schemes in almost the entire region of the modulation index. This also leads to a significant reduction in the current total harmonic distortion. Simulation and experimental results are provided to verify the effectiveness of the proposed PWM methods.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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