전기추진선박에서 해결해야 할 중요한 문제점의 하나는 전력변환시에 발생되는 전류 및 전압파형에 포함된 고조파 성분에 의한 손실과 토크리플이다. 이를 제거하기 위해서 많은 방식들이 연구되고 있으며 본 논문에서는 상천이 변압기를 갖는 다중펄스 드라이브를 사용하여 정류된 직류파형을 개선함으로서 전류 및 전압파형에 포함되는 고조파 성분을 감소시키는 방식을 사용하였다. 또한, 그 유효성을 입증하기 위해서 6펄스 및 12펄스 드라이브를 각각 전력변환장치로 사용하였으며 현재 대형 선박에서 사용중인 6000[kW]의 유도전동기를 추진전동기로 채택하여 시뮬레이션을 행하였다. 다중펄스 드라이브에 의한 고조파 저감은 발전기 출력측의 전류파형과 추진전동기 입력측의 전압 파형에 포함된 총고조파 왜형율을 평가하였으며 또한, 고조파에 의한 전동기측의 영향은 추진전동기의 토크리플을 측정하여 비교 분석하였다.
고전압 전원공급기를 고 밀도로 제작하기 위하여 고 주파수 동작을 시켜야 한다. 이에 따라 전원 공급기에서 최대의 부피를 차지하는 부품인 변압기는 원하는 주파수에서 최소의 부피로 충분한 전력을 수용하면서 완벽한 펄스재현을 하여야 한다. 고전압 전원공급기는 풀-브릿지 DC/DC 컨버트로 구성되어 있으며 스윗칭 주파수는 100 kHz 이다. 변압기는 일차권선이 1개이며 이차 권선은 4개로 구성된다 일차전압은 250 Vdc, 이차 권선 각각의 출력은 520 Vrms이다. 변압의 이차 권선은 배 전압 회로를 이용하여 승압 후 각각을 직렬로 연결하여 -4,100 VDC와 -2,050 VDC를 만들어 TWT(Travel Wave Tube)의 케소드 및 콜렉트에 공급한다. 이 변압기는 100 kHz 펄스로 동작하고 최대부피가 400$cm^3$이하가 되어야 한다. 본 논문에서는 이러한 변압기의 설계 방법 및 최소 온도상승을 위한 적절한 동작 자속밀도의 선택에 대하여 기술하고 변압기의 누설 인덕턴스, 분포 케페시턴스, 공진 주파수에 대하여 설계치 및 실험치를 비교 평가하였다.
Conventional wireless power transfer methods based on coupled magnetic fields need a complex winding structure on the surface of the energy transfer and shows poor efficiency near metal objects due to the eddy current effect. In this study, to mitigate these problems, we investigate an electric field-coupled power transmission system, which is less prone to metal object problems and EMI. Because of the fundamental physical limit in the size of link capacitances, a half-bridge converter with an impedance matching transformer is proposed and the design procedure is derived to provide a soft-switching scheme. Hardware implementation shows that the proposed scheme with a pair of 10cm by 10cm copper plate can power a 1.4W USB FAN in a separation of 0.2mm by using insulating paper when driven by 227 kHz gate pulse.
In a grid-connected photovoltaic (PV) system, the traditional Z-source inverter uses a low frequency transformer to ensure galvanic isolation between the grid and the PV system. In order to combine the advantages of both Z-source inverters and transformerless PV inverters, this paper presents a modified single-phase transformerless Z-source PV grid-connected inverter and a corresponding PWM strategy to eliminate the ground leakage current. By utilizing two reversed-biased diodes, the path for the leakage current is blocked during the shoot-through state. Meanwhile, by turning off an additional switch, the PV array is decoupled from the grid during the freewheeling state. In this paper, the operation principle, PWM strategy and common-mode (CM) characteristic of the modified transformerless Z-source inverter are illustrated. Furthermore, the influence of the junction capacitances of the power switches is analyzed in detail. The total losses of the main electrical components are evaluated and compared. Finally, a theoretical analysis is presented and corroborated by experimental results from a 1-kW laboratory prototype.
Ye, Manyuan;Song, Pinggang;Li, Song;Xiao, Yunhuang
Journal of Power Electronics
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제18권4호
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pp.965-974
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2018
A new zero-voltage-switching (ZVS) push-pull pulse-width modulation (PWM) converter is proposed in this paper. The wide ZVS condition for all of the switches is obtained by utilizing the energy stored in the output inductor and magnetizing inductance. As a result, the switching losses can be dramatically reduced. A simple auxiliary circuit including two small diodes and one capacitor is added at the secondary side of a high frequency (HF) transformer to reset the primary current during the circulating stage and to clamp the voltage spike across the rectifier diodes, which enables the use of low-voltage and low-cost diodes to reduce the conducting and reverse recovery losses. In addition, there are no active devices or resistors in the auxiliary circuit, which can be realized easily. A detailed steady operation analysis, characteristics, design considerations, experimental results and a loss breakdown are presented for the proposed converter. A 500 W prototype has been constructed to verify the effectiveness of the proposed concept.
Recently, the interest on power quality has been hot issue because the equipments cause voltage disturbance and have become more sensitive to the voltage disturbance. Additionally, the reseach on power electronic equipments applying to the high power has been increased. This paper deals with Line-Interactive Dynamic Voltage Restorer(LIDVR) system using 7-Level H-Bridge inverter, which is one of the solutions to compensate the voltage disturbance and to increase the power of equipments. The LIDVR has the following advantages comparing to the DVR with the series injection transformer. It has the power factor near to unity under the condition of normal source voltage, can compensate the harmonic current of the load and the instant interruption, and has the fast response. First, the construction, the operation mode and algebraic modeling of LIDVR are reviewed. And then the voltage control algorithm is proposed to get the sinusoidal load voltage with constant amplitude. Finally, simulation and experiment results verify the proposed LIDVR system.
This paper presents a bidirectional DC-DC converter suitable for low-voltage super capacitor-based electric energy storage systems. The DC-DC converter presented here consists of a full-bridge circuit and a current-fed push-pull circuit with a high frequency (HF) transformer-link. In order to reduce the device-conduction losses due to the large current of the super capacitor as well as unnecessary ringing, synchronous rectification is employed in the super capacitor-charging mode. A wide range of voltage regulation between the battery and the super capacitor can be realized by employing a Phase-Shifting (PS) Pulse Width Modulation (PWM) scheme in the full-bridge circuit for the super capacitor charging mode as well as the overlapping PWM scheme of the gate signals to the active power devices in the push-pull circuit for the super capacitor discharging mode. Essential performance of the bidirectional DC-DC converter is demonstrated with simulation and experiment results, and the practical effectiveness of the DC-DC converter is discussed.
This paper proposes an effective drive of high intensity discharge (HID) lamp ballast for cars. All control functions of the proposed ballast are implemented using a low-cost single chip microcontroller, PIC16C73 to optimize the total system size and to minimize cost through minimization of total component number. The proposed ballast generates high open-circuit voltage to ignite the lamp and is controlled to supply effectively the power required to shorten warm-up period after the breakdown. The DC-DC converter of the DC-AC converter part of the ballast utilizes the flyback converter topology that can minimize component number. Also, because to more minimize the ballast size, the transformer size must be minimized, for this, PWM (Pulse Width Modulation) pulses are generated with high frequency using the PWM module of the microcontroller. An analysis for this is explained, briefly. As if the operation of the lamp and ballast arrives at steady-state, then the ballast must AC-control the lamp, for this, the microcontroller utilizes the other PWM module. And the part related to the igniter is explained, briefly. It is shown through experimental results that the controller of the proposed ballast has good performance for the HID lamp for cars.
The exact partial discharge pulse should be measured in order to estimate the discharge source in the solid insulation and diagnose the degree of deterioration. Partial discharges generated in the insulation occur in the internal voids or at the edge of the insulation, have unique characteristics following the type and location. When external voltage is applied, Partial discharges occurred in the restrictively presented voids increase the quantity of electrical charge at the discharge onset voltage. The discharge characteristics have remained constant as space is filled by the impurity such as a compound of gases accompanied with discharge. In this study, How to design the insulation about the problems of the built-in diagnostics in the transformer is discussed by the interpretation of electric field.
최근 들어 철강의 두께 제어를 위해 고정밀도의 절대 위치 검출 센서에 대한 필요성은 증가하고 있다. 열악한 공장 환경 하에서 직선 운동하는 실린더의 절대 위치를 측정하기 위해서는 LVDT가 널리 사용된다. 본 논문에서는 1 미크론의 고해상도를 가지는 3상 LVDT 및 L/D (LVDT to digital) 변환기를 구현하였다. 이를 위하여 첫째 U, V, W 3상 정현파에 대한 시그널링을 FPGA로 설계하였다. 둘째 위치 정보에 대한 A상, B상 펄스 파형 출력 알고리즘을 구현하였다. 마지막으로 성능 평가를 위하여 기존의 센서들과 비교하였다. 실험 결과 직선성 편이 오차는 0.009788 [mm] 로써 2.2% 향상된 결과를 얻었고 정현파의 왜곡률은 평균 0.0751%로 기존보다 33%의 향상된 결과를 얻어 우수한 센서임을 입증하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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