International Journal of Control, Automation, and Systems
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제6권5호
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pp.660-669
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2008
This paper presents a new carrier based pulse-width modulation (PWM) method for matrix converters. By using the concept of average over one switching period, the modulation algorithm and the required equations are derived to synthesize the desired output voltage and to achieve the controlled input power factor. The proposed method uses a continuous carrier and the predetermined duty ratio signals to directly generate the gating signals and, thus, is referred to as "direct duty ratio PWM (DDPWM)". The feasibility and validity of the proposed method were verified by simulation and experiment.
Large magnitude common-mode voltage (CMV) and its variation dv/dt have an adverse effect on motor drives that leads to early winding failure and bearing deterioration. For matrix converters, the switch states that connect each output line to a different input phase result in the lowest CMV among all of the valid switch states. To reduce the output CMV for matrix converters, this paper presents a new space vector modulation (SVM) strategy by utilizing these switch states. By this mean, the peak value and the root mean square of the CMV are dramatically decreased. In comparison with the conventional SVM methods this strategy has a similar computation overhead. Experiment results are shown to validate the effectiveness of the proposed modulation method.
We have designed and fabricated two different RF-DC Converters called doubler for 5.8GHz Microwave Wireless Power Transmission. The doubler as RF-DC Converter makes the rectified voltage be doubled. We measured and compared voltages of the doublers with those of the previous full-wave rectifying RF-DC Converter. The doublers show rectified double voltages. However, the full-wave rectifying converter has a high efficiency due to the suppression of reflecting harmonics. The other fabricated doublers causes so many harmonics that they can't convert the low-power RF to the full DC. In this paper, we show that the different doublers doesn't double the rectifying voltages compared with those of the full-wave rectifying converter and give a reason about that.
Buck-Boost LLC (BBLLC) converters based on a PWM + phase control strategy are good candidates for high efficiency, high power density and wide input range applications. Nevertheless, they suffer from large computational complexity when it comes to calculating the optimal phase for ZVS of all the switches. In this paper, a method is proposed for a microcontroller unit (MCU) to calculate the optimal phase quickly and accurately. Firstly, a 2-D lookup table of the phase is established with an index of the input voltage and output current. Then, a bilinear interpolation method is applied to improve the accuracy. Meanwhile, simplification of the phase equation is presented to reduce the computational complexity. When compared with conventional curve-fitting and LUT methods, the proposed method makes the best tradeoff among the accuracy of the optimal phase, the computation time and the memory consumption of the MCU. Finally, A 350V-420V input, 24V/30A output experimental prototype is built to verify the proposed method. The efficiency can be improved by 1% when compared with the LUT method, and the computation time can be reduced by 13.5% when compared with the curve-fitting method.
A new scheme for sliding-mode control (SMC) of DC-DC converters with a constant switching frequency is proposed. The scheme is based on the averaging model and the output signal of the controller is $d^+$ or $d^-$ instead of the on or off signal of a direct sliding-mode (SM) controller or the continuous signal d = $u_{eq}$ of an indirect SM controller. Two approaches using the new scheme are also proposed and the design procedures for a buck converter are given in detail. The first approach called constant $d^+$ and $d^-$ SMC is simple, cost effective and dynamically fast. In order to improve the dynamic characteristics of the reaching phase and to alleviate chattering, the second approach called reaching law SMC is also presented. Analyses and simulation results demonstrate the feasibility of the proposed scheme.
This paper presents a soft-switching technique of single-stage power conversion Matrix Converter of AC-AC converters. Conventional hard-switching method is limited to operate at low switching frequency due to increased switching loss. In this paper, by additional auxiliary switch circuits, it is shown that the main switch of the matrix converter operate as a zero-voltage switches, and the auxiliary switch operate as a zero current switch. Finally, the soft-switching technique with auxiliary switches is compared with conventional hard-switching technique, and Is analyzed by simulation.
In this paper, we inject input currents having $3^{rd}$ harmonic to reduce the capacitance of DC link capacitors in single-phase converters. If the input current with third harmonic is injected, the required capacitance can be reduced by minimizing the difference between the input and output power. To control the input current, instead of PI control done in rotating frame, PR controller is used with the proposed separate current control method for fundamental and $3^{rd}$ harmonic components. The validity of the proposed method has been demonstrated by simulation results.
A light emitting diodes(LED) lighting has been increasingly used due to its low power consumption, long life time, high efficiency, and environment friendly characteristics. Also various power converters has been applied to drive these LED lighting. Among many power converters, a LLC resonant converter could be applied for LED lighting because of its high efficiency and high power density. Furthermore, the function of power factor correction(PFC) might be added. In this paper, 1-stage asymmetrical LLC resonant converter is proposed. The proposed converter performs both input-current harmonics reduction and PFC using the discontinuous conduction mode(DCM). The proposed 1-stage LLC resonant converter approach has the lower voltage stress across switching devices and achieve the zero voltage switching(ZVS) in switching devices. To verify the performance of the proposed converter, simulation and experimental results from a 300[W] prototype are provided.
Condition monitoring has been recognized as an effective and low-cost method to enhance the reliability and improve the maintainability of power electronic converters. In power electronic converters, high-frequency oscillation occurs during the switching transients of power transistors, which is known as ringing. The ringing frequency mainly depends on the values of the parasitic capacitance and stray inductance in the oscillation loop. Although circuit stray inductance is an important factor that leads to the ringing, it does not change with transistor aging. A shift in either the inside inductance or junction capacitance is an important failure precursor for power transistors. Therefore, ringing frequency can be used to monitor the health of power transistors. However, the switching actions of power transistors usually result in a dynamic behavior that can generate oscillation signals mixed with background noise, which makes it hard to directly extract the ringing frequency. A frequency extraction method based on empirical mode decomposition (EMD) and Fast Fourier transformation (FFT) is proposed in this paper. The proposed method is simple and has a high precision. Simulation results are given to verify the ringing analysis and experimental results are given to verify the effectiveness of the proposed method.
Salehifar, Mehdi;Arashloo, Ramin Salehi;Eguilaz, Manuel Moreno;Sala, Vicent
Journal of Power Electronics
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제15권1호
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pp.131-145
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2015
The voltage-source inverters (VSI) supplying a motor drive are prone to open transistor faults. To address this issue in fault-tolerant drives applicable to electric vehicles, a new open transistor fault diagnosis (FD) method is presented in this paper. According to the proposed method, in order to define the FD index, the phase angle of the converter output current is estimated by a simple trigonometric function. The proposed FD method is adaptable, simple, capable of detecting multiple open switch faults and robust to load operational variations. Keeping the FD in mind as a mandatory part of the fault tolerant control algorithm, the FD block is applied to a five-phase converter supplying a multiphase fault-tolerant PM motor drive with non-sinusoidal unbalanced current waveforms. To investigate the performance of the FD technique, the fault-tolerant sliding mode control (SMC) of a five-phase brushless direct current (BLDC) motor is developed in this paper with the embedded FD block. Once the theory is explained, experimental waveforms are obtained from a five-phase BLDC motor to show the effectiveness of the proposed FD method. The FD algorithm is implemented on a field programmable gate array (FPGA).
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[게시일 2004년 10월 1일]
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