In this study, the output voltage balancing characteristics of parallel-input series-output (PISO) boost converter is analyzed. The PISO boost converter is derived by combining two basic boost converters. In comparison with the conventional three-level boost converter, the PISO boost converter can balance the output voltages under an unbalanced load condition without requiring additional circuit components and control strategy. A 2 kW prototype converter is built and tested to verify the output voltage balancing characteristics of the PISO boost converter.
A bipolar DC distribution system suffers from an imbalance in voltages when asymmetric loads are connected at the outputs. Dedicated voltage balancers are required to address the imbalance in bipolar voltage levels. However, additional components eventually increase the cost and decrease the efficiency and power density of the system. Therefore, to deal with the imbalance in output voltages without adding any extra components, this study presents a coupled inductor-based voltage balancing technique with a dual-output CLL resonant converter. The proposed coupled inductor does not require extra magnetic components to balance the output voltages because it is the result of resonant inductors of the CLL tank circuit. It can also avoid complex control schemes applied to voltage balancing. Moreover, with the proposed coupled inductor, the CLL converter acquires good features including zero voltage and zero current switching. Detailed analysis of the proposed coupled inductor is presented with different load conditions. A 3.6-kW hardware prototype was built and tested to validate the performance of the proposed coupled inductor-based voltage balancing technique.
This paper present a 7-level PWM inverter adopting voltage balancing control to series-connected input capacitors. The prior proposed 7-level PWM inverter consists of dc input source, three series-connected capacitors, two bidirectional switch modules, and an H-bridge. This circuit topology is useful to increase the number of output voltage levels, however it fails to generate 7-level in output voltage without consideration for voltage balancing among series-connected capacitors. Capacitor voltage imbalance is caused on the different period between charging and discharging of capacitor. To solve this problem, we uses the amplitude modulation of carrier wave, which is used to produce the center output voltage level. To verify the validity of the proposed control method, we carried out computer-aided simulation and experiments using a prototype.
This paper presents a new DC/AC multilevel converter. This configuration uses single DC sources. The proposed converter has two stages. The first stage is a DC/DC converter that can produce several DC-links in the output. The DC/DC converter is one type of boost converter and uses single inductor. The second stage is a multilevel inverter with several capacitor links. In this paper, one single input multi output DC-DC converter is used in order to voltage balancing on multilevel converter. In addition, as compare to traditional multilevel inverter, presented DC/AC multilevel converter has less on-state voltage drop and conduction losses. Finally, in order to verify the theoretical issues, simulation and experimental results are presented.
Recently, the demand for low-voltage, high-capacity ESS is rapidly increasing due to the revitalization of the e-mobility industry, which is mainly powered by electricity. In addition, the demand for portable power banks is rapidly increasing due to the revitalization of leisure industries such as camping and fishing. The ESS with this structure consists of a small number of series cells and many parallel cells, resulting in a system with a large rated current. Therefore, the number of power devices for cell balancing configured in series is small, but a balancing device with a large current capacity is required. Construction of a constant temperature device in such a low-voltage, high-current ESS is difficult due to economic issues. The demand for an active balancing system that can solve the passive balancing heating problem is rapidly increasing. In this paper, propose a power feedback fly-back topology that can solve the balancing heating problem. The characteristic of the proposed topology is that a series-connected voltage sharing voltage is used as the input of the flyback converter, and the converter output is connected to one transformer. In this structure, the converter output for cell voltage balancing shares magnetic flux through one high-frequency transformer, so the cell voltage connected to the converter automatically converges to the same voltage.
An optimized space vector pulse width modulation (SVPWM) method with common mode voltage elimination and neutral point potential balancing is proposed for an open-end winding induction motor. The motor is fed from both of the ends with two neutral point clamped (NPC) three-level inverters. In order to eliminate the common mode voltage of the motor ends and balance the neutral point potential of the DC link, only zero common mode voltage vectors are used and a balancing control factor is gained from calculation in the strategy. In order to improve the harmonic characteristics of the output voltages and currents, the balancing control factor is regulated properly and the theoretical analysis is provided. Simulation and experimental results show that by adopting the proposed method, the common mode voltage can be completely eliminated, the neutral point potential can be accurately balanced and the harmonic performance for the output voltages and currents can be effectively improved.
The flying capacitor voltage control of the flying capacitor multi-level inverter (FCMLI) is very important for safe operation. The voltage unbalancing of flying capacitors caused serious problems in safety and reliability of system. In the FCMLI, balancing problem of the flying capacitor has its applications limited. The voltage unbalance is occurred by the difference of each capacitors charging and discharging time applied to FCMLI. This paper investigates and analyzes multi-carrier PWM methods to solve capacitor voltage balancing problem. The Phase-Shift PWM (PSPWM) method that is commonly used, The Modified Carrier-Redistribution PWM (MCRPWM) method and The Saw-Tooth-Rotation PWM (STRPWM) method are discussed and compared with respect to switching state, balancing voltage of capacitors and output waveform. These three PWM methods are analyzed by using a flying capacitor three-level inverter and provided result through simulation. Finally, the harmonics about the output voltages of their methods are compared using the harmonic distortion factor (HDF).
In this paper, a non-isolated three-level high step-up boost converter with output voltage balancing is proposed. By adding one extra inductor to the conventional three-level boost converter, the proposed converter is derived. Compared with the traditional boost converter and the three-level boost converter, the proposed converter can obtain very high voltage conversion ratio, and the voltage and current stress of switching devices and diodes are reduced. A 2.7 kW prototype converter is built and tested to verify performances of the proposed converter.
This paper applies carrier phase shifted pulse-width modulation (CPS-PWM) to transformerless modular multilevel converters (MMC) to improve the output spectrum. Because the MMC topology is characterized by the double-star connection of six legs consisting of cascaded modular chopper cells with floating capacitors, the balance control of the DC-link capacitor voltage is essential for safe operation. This paper presents a leg-balancing control strategy to achieve DC-link voltage balance under all operating conditions. This strategy based on circulating current decoupling control focused on DC-link balancing between the upper and lower legs in each phase pair by considering the six legs as three independent phase-pairs. Experiments are implemented on a 100-V 3-kVA downscaled prototype. The experimental results show that the proposed leg-balancing control is both effective and practical.
This study proposes a neutral voltage balance control scheme for stable fault-tolerant operation of an active neutral point clamped (ANPC) inverter using carrier-based pulse width modulation. The proposed scheme maintains the neutral voltage balance by reconfiguring the switching combination and modulating the reference output voltage in order to solve the degradation of the output characteristic in the fault tolerant operation due to the fault of the power semiconductor switch constituting the ANPC inverter. The feasibility of the proposed control scheme is confirmed by HIL experiment using RT-BOX.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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