Garg, Man Mohan;Pathak, Mukesh Kumar;Hote, Yogesh Vijay
Journal of Power Electronics
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제16권3호
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pp.832-839
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2016
In this study, the performance of a direct current (DC)-DC buck converter is analyzed in the presence of non-idealities in passive components and semiconductor devices. The effect of these non-idealities on the various design issues of a DC-DC buck converter is studied. An improved expression for duty cycle is developed to compensate the losses that occur because of the non-idealities. The design equations for inductor and capacitor calculation are modified based on this improved expression. The effect of the variation in capacitor equivalent series resistance (ESR) on output voltage ripple (OVR) is analyzed in detail. It is observed that the value of required capacitance increases with ESR. However, beyond a maximum value of ESR (rc,max), the capacitor is unable to maintain OVR within a specified limit. The expression of rc,max is derived in terms of specified OVR and inductor current ripple. Finally, these theoretical studies are validated through MATLAB simulation and experimental results.
The high-switching-frequency operation of power converters can achieve high power density through size reduction of passive components, such as capacitors, inductors, and transformers. However, a small-output capacitor that has small capacitance and low effective series resistance changes the small-signal model of the converter power stage. Such a capacitor can make the converter unstable by increasing the crossover frequency in the transfer function of the small-signal model. In this paper, the design and implementation of a high-frequency LLC resonant converter are presented to verify the power density enhancement achieved by decreasing the size of passive components. The effect of small output capacitance is analyzed for stability by using a proper small-signal model of the LLC resonant converter. Finally, proper design methods of a feedback compensator are proposed to obtain a sufficient phase margin in the Bode plot of the loop gain of the converter for stable operation at 500 kHz switching frequency. A theoretical approach using MATLAB, a simulation approach using PSIM, and experimental results are presented to show the validity of the proposed analysis and design methods with 100 and 500 kHz prototype converters.
This paper explained the application of a lithium-ion battery energy storage system to electric propulsion ships. The power distribution in electric propulsion ships has low power quality because of the variation in the power consumption of the propulsion motor. For proper operation of the ship, the power quality needs to be improved, and the battery energy storage system is used to solve power-quality problems. The simulation models of electric propulsion ship and battery energy storage systems are constructed on MATLAB/Simulink to verify the improvement in power quality. The proposed system is applied in various scenarios of the propulsion motor state. The power quality achieved by using the battery energy storage system in both voltage and frequency satisfies the standards set by IEC-60092/101.
The inconsistencies between paralleled battery cells are becoming more considerable issue in high capacity battery applications like electric vehicles. Due to differences in state-of-charge (SOC) and internal resistance within individual cells in parallel, charging or discharging current is not appropriately balanced to each cell in terms of SOC, which may shorten the lifetime or sometimes cause safety issues. In this paper, an intelligent cell-balancing algorithm is proposed to overcome the inconsistency issue especially for paralleled battery cells. In this scheme, SOC information collected in the sub-BMS module is sent to the main-BMS module, where the number of parallel cells to be connected to DC bus is continuously updated based on the suggested SOC comparison rule. To verify the method, operation of the algorithm on 4 paralleled battery cells are simulated on Matlab/Simulink. The simulation result shows that the SOCs of paralleled cells are evenly redistributed. It is expected that the proposed algorithm provides high reliable and prolong the life cycle and working capacity of the battery pack.
Matanza, Javier;Kiliccote, Sila;Alexandres, Sadot;Rodriguez-Morcillo, Carlos
Journal of Communications and Networks
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제17권6호
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pp.656-664
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2015
This study analyzes the performance of power-line communications for sending open automated demand response (OpenADR) signals. In particular, we study main channel disturbances that can affect end-to-end communications and which have not been previously studied in detail. Our analysis takes into account physical phenomena, such as background and impulsive noise sources, channel attenuation, and multipath effects, and considers the physical, network, and applications layers of the communications structure. The performance of the physical layer is the basis for computing the packet error rate. In analyzing application performance, we focus specifically on the latency in several communication environments. If a channel is impaired only by background noise, latencies are less than 40 seconds. With the addition of impulsive noise in the channel, this value increases as long as 68 seconds. Using these figures, we find that power-line technology is more suitable for "slow" demand programs, such as day-ahead or day-of curtailments, rather than ancillary services markets, which require near-real-time communication.
Recently, the increasing application of electronic equipments and information devices has heightened the interest in power qualify. The term power quality is applied to a wide range of electromagnetic phenomena on the power system and is also concentrated by all areas such as utilities, their customers and suppliers of load equipments. In engineering terms, power Qualify is expressed by voltage qualify because the power supply system can only control the quality of the voltage. Therefore, the standards in power quality area are devoted to keep the supply voltage within allowable limits. This paper deals with single-phase unified power quality conditioner (UPQC), which ai s at the integration of series-active and shunt-active filter. The series filter il used to compensate for the voltage distortions and the shunt filter is used to provide reactive power and counteract the harmonic current injected by the load. Also, the voltage of the DC link capacitor is controlled to a desired value by the shunt active filter. The validity of the proposed UPQC is demonstrated using both the MATLAB/SIMULINK simulation and the experimental device with DSP (TMS320C32).
Existing radio positioning systems have a drawback that the attitude of user's tag is difficult to be determined. Although forward link angle of arrival (FLAOA) technology that uses measurements of array antenna arranged in a tag among the angle of arrival (AOA) technologies can estimate attitude and positioning of tags, it cannot extend the estimated results into three-dimensional (3D) results due to complex non-linear model displayed because of the effects of 3D positioning and attitude in tags. This paper proposed a radio navigation technique that determines 3D attitude and positioning via FLAOA / time of arrival (TOA) integration. According to the order of determining attitude and positioning, two integration techniques were proposed. To analyze the performance of the proposed technique, MATLAB-based simulations were used to verify the performance. The simulation results showed that the first proposed method, TOA-FLAOA integrated technique, showed about 0.15 m of positioning error, and $2-3^{\circ}$ of attitude error performances regardless of the positioning space size whereas the second method, differenced FLAOA-TOA integrated technique, revealed a problem that a positioning error became larger as the size of the positioning space became larger.
In this paper, the characteristics and load carrying capacity of square pocket surfaces on a slider bearing are discussed for the thin film effect by the square pocket slider bearing. To study the lubrication, a Reynolds equation is used in this paper for the analysis of the slider bearing characteristics with square pocket surfaces. For numerical analysis, the central differencing scheme finite difference method is used. In a slider bearing with square pocket surfaces, the simulation dependent parameters such as pressure and load carrying capacity of the bearing can be acquired from the independent parameters, the slope of the slider bearing and number of pockets on the upper slider. These results can be acquired by the programmed softwar,e and they can be analyzed and stored in a sequential data file for later analysis. Furthermore, their pressure and load capacity distribution can be displayed easily by using the developed program with the Matlab GUI.
This paper proposed a process for estimating the required capacity of emergency drainage system on a ship when the ship encounters a flooding accident. The process was established by selecting target vessel, making a scenario of flooding accident, considering static behavior of flooding water and the effect of ship motion due to ocean condition. In order to obtain the object of the research, MATLAB codes were developed for analyzing of static behavior of flooding water. Additionally, Ansys AQWA-NAUT was used to analyze the motion of the ship under an ocean condition and then the effect of ship motion was considered when the static behavior of flooding water was studied. The research exploited a trawler as a target vessel, and estimate the necessary capacity of the trawler's emergency drainage system by simulating a flooding water in the vessel.
This paper deals with the NREL (National Renewable Energy Laboratory) 5-MW reference wind turbine. The controller which include MPPT (Maximum power point tracking) control algorithm and tower load reduction control algorithm was designed by MATLAB Simulink. This paper propose a tower damper algorithm to improve the existing tower damper algorithm. To improve the existing tower damper algorithm, proposed tower damper algorithm were applied the thrust sensitivity scheduling and PI control method. The thrust sensitivity scheduling was calculated by thrust force formula which include thrust coefficient table. Power and Tower root moment DEL (Damage Equivalent Load) was set as a performance index to verify the load reduction algorithm. The simulation were performed 600 seconds under the wind conditions of the NTM (Normal Turbulence Model), TI (Turbulence Intensity)16% and 12~25m/s average wind speed. The effect of the proposed tower damper algorithm is confirmed through PSD (Power Spectral Density). The proposed tower damper algorithm reduces the fore-aft moment DEL of the tower up to 6% than the existing tower damper algorithm.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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