종래의 위상전이 영저낮 스위칭 풀-브리지 DC/DC 컨버터와 비슷하게 영전압 스위칭 3레벨 DC/DC 컨버터의 동작 모드 및 파형에서도 순환모드 구간동안 흐르는 순환전류에 EK라 스위칭소자 및 변압기에서의 도통손실이 증가하는 단점을 갖고 있다. 따라서, 본 논문에서는 스위칭전원의 효율개선 및 스위칭 주파수를 증가시키기 위한 보다 개선되고, 진보된 탭인덕터와 스너버 캐패시터/다이오드로 구성된 2차 측 보조회로 적용 영전압 $\cdot$영전류 스위칭 3 레벨(Level) DC/DC컨버터에 대한 주 회로특성분석 및 7kW, 30kHz DC/DC 컨버터의 시제품을 제작하여 실험한 결과에 대해 서술하고자 한다.
This study proposes a dual-output single-stage bridgeless single-ended primary-inductor converter (DOSSBS) that can completely remove the front-end full-bridge alternating current-direct current rectifier to accomplish power factor correction for universal line input. Without the need for bridge diodes, the proposed converter has the advantages of low component count and simple structure, and can thus significantly reduce power loss. DOSSBS has two uncommon output ports to provide different voltage levels to loads, instead of using two separate power factor correctors or multi-stage configurations in a single stage. Therefore, this proposed converter is cost-effective and compact. A magnetically coupled inductor is introduced in DOSSBS to replace two separate inductors to decrease volume and cost. Energy stored in the leakage inductance of the coupled inductor can be completely recycled. In each line cycle, the two active switches in DOSSBS are operated in either high-frequency pulse-width modulation pattern or low-frequency rectifying mode for switching loss reduction. A prototype for dealing with an $85-265V_{rms}$ universal line is designed, analyzed, and built. Practical measurements demonstrate the feasibility and functionality of the proposed converter.
This paper proposes a multimode hybrid control strategy that can achieve zero-voltage switching of primary switches and zero-current switching of secondary rectifier diodes in a wide input voltage range for full-bridge LLC resonant converters. When the input voltage is lower than the rated voltage, the converter operates in Mode 1 through the variable-frequency control strategy. When the input voltage is higher than the rated voltage, the converter operates in Mode 2 through the VF and phase-shift control strategy until the switching frequency reaches the upper limit. Then, the converter operates in Mode 3 through the constant-frequency and phase-shift control strategy. The secondary-side diode current will operate in the discontinuous current mode in Modes 1 and 3, whereas it will operate in the boundary current mode in Mode 2. The current RMS value and conduction loss can be reduced in Mode 2. A detailed theoretical analysis of the operation principle, the voltage gain characteristics, and the realization method is presented in this paper. Finally, a 500 W prototype with 100-200 V input voltage and 40 V output voltage is built to verify the feasibility of the multimode hybrid control strategy.
종래, 위상제어의 전력전자 회로는 전원에서 고주파분이 많이 포함되고 역율을 저하시키는 원인이 되었다. 그러므로, 본 연구에서는 이러한 영향을 개선시키기 위하여 Optimal PWM 방식을 제시하였다. Optimal PWM 콘버어터는 전원에서 실효 고주파분을 최소화하는 것이며, Optimal PWM 인버어터와 쌍대성이 있음을 알 수 있었다. Optimal PWM 콘버어터의 전류패턴은 Optimal PWM 인버어터의 전압패턴과 같은 스위칭패턴과 제어방법을 얻을 수 있었다. 이러한 PWM방식을 실현하기 위하여 고속 스위칭소자가 필요하게 되었다. 이전에는 강제 전류회로인 싸이리스터가 사용되었으나, 최근에 와서는 전류용 TR 또는 GTO 소자 등을 사용함으로써 이와같은 PWM 특성을 쉽게 실현할 수 있었다. 본 연구에서의 전원에서 실효 고주파 전류를 최소화하기 위한 제어방법, 회로 및 결과를 제시하였다.
Matsushige T.;Ishitobi M.;Nakaoka M.;Bessyo D.;Yamashita H.;Omori H.;Terai H.
전력전자학회:학술대회논문집
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전력전자학회 2001년도 Proceedings ICPE 01 2001 International Conference on Power Electronics
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pp.484-488
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2001
The grid voltage of commercial utility power source hi Japan and USA is 100rms, but in China and European countries, it is 200rms. In recent years, In Japan 200Vrms out putted single phase three wire system begins to be used for high power applications. In 100Vrms utility AC power applications and systems, an active voltage clamped quasi-resonant Inverter circuit topology using IGBTs has been effectively used so far for the consumer microwave oven. In this paper, presented is a half bridge type voltage-clamped high-frequency Inverter type AC-DC converter using which is designed for consumer magnetron drive used as the consumer microwave oven in 200V utility AC power system. This zero voltage soft switching Inverter can use the same power rated switching semiconductor devices and three-winding high frequency transformer as those of the active voltage clamped quasi-resonant Inverter using the IGBTs that has already been used for 100V utility AC power source. The operating performances of the voltage source single ended push pull type Inverter are evaluated and discussed for consumer microwave oven. The harmonic line current components In the utility AC power side of the AC-DC power converter operating at ZVSPWM strategy reduced and improved on the basis of sine wave like pulse frequency modulation and sine wave like pulse width modulation for the utility AC voltage source.
본 논문에서는 새로운 연료전지용 3상 전류형 능동클램프 DC-DC 컨버터를 제안한다. 전류형 컨버터 구조에 능동클램프 회로를 채용하여 과도기에 발생하는 서지전압을 저감하였고 모든 스위치에서 영전압 스위칭을 하며, 그 장점으로 : 연속적인 입력전류, 전압 오버슈트 제거, 영전압 턴 온 스위칭, 고주파 변압기 1차/2차 측에 부가적인 스너버 회로의 필요성 제거, 소프트 스위칭에 의한 저속 다이오드 적용 등이 있다. 더구나 대용량 발전 시스템에 적합하도록 전류형 컨버터 구조와 3상 전력변환 회로를 결합하였다. 3상 전력변환 적용의 장점은 : 입력전류 및 출력전압 주파수의 3배 증가, 스위치에 흐르는 RMS 전류 저감, 필터소자 용량 및 부피 감소, 고주파 변압기 이용률 증가, 단순화된 전력회로에 따른 전체 크기 축소 및 신뢰성 향상 등이 있다. 제안하는 3상 전류형 능동 클램프 DC-DC 컨버터는 이러한 장점들 때문에 발전용 연료전지 시스템의 승압형 DC-DC 컨버터에 적합하며 대용량 태양전지 발전 시스템 및 배터리 충전기 등에도 적용할 수 있다. 새로운 3상 DC-DC 컨버터와 3상 PWM 알고리즘을 제안하며, 시뮬레이션과 프로토타입의 제작 및 실험을 통하여 그 성능을 평가 및 확인하였다.
This paper presents an interleaved resonant converter with a parallel-series transformer connection in order to achieve ripple current reduction at the output capacitor, zero voltage turn-on for the active switches, zero current turn-off for the rectifier diodes, less voltage stress on the rectifier diodes, and less current stress on the transformer primary windings. The primary windings of the two transformers are connected in parallel in order to share the input current and to reduce the root-mean-square (rms) current on the primary windings. The secondary windings of the two transformers are connected in series in order to ensure that the transformer primary currents are balanced. A full-wave diode rectifier is used at the output side to clamp the voltage stress of the rectifier diode at the output voltage. Two circuit modules are operated with the interleaved PWM scheme so that the input and output ripple currents are reduced. Based on the resonant behavior, all of the active switches are turned on under zero voltage switching (ZVS), and the rectifier diodes are turned off under zero current switching (ZCS) if the operating switching frequency is less than the series resonant frequency. Finally, experiments with a 1kW prototype are described to verify the effectiveness of the proposed converter.
본 논문에서는 X-대역 능동 위상 배열 레이더 시스템용 MMIC 다기능 칩을 0.5 ${\mu}m$ p-HEMT 상용 공정을 이용하여 개발하였다. 설계된 다기능 칩에는 제어 신호 선로수를 최소화하기 위해 디지털 직병렬 변환기를 포함하고 있다. 다기능 칩은 6-비트 디지털 위상 천이 기능, 6-비트 디지털 감쇠 기능, 송/수신 모드 선택 기능, 신호 증폭 기능 등의 다양한 기능을 제공한다. 24 $mm^2$(6 mm${\times}$4 mm) 칩 크기의 비교적 소형으로 제작된 MMIC 다기능 칩은 8.5~10.5 GHz에서 24/15 dB의 송/수신 이득 특성과 21 dBm의 P1dB 특성을 보였다. 그리고 6-비트, 64 상태에 대해 위상 천이 특성과 감쇠 특성의 측정 결과, 동작 주파수에서 $7^{\circ}$의 RMS 위상 오차와 0.3 dB의 RMS 감쇠 오차를 보였다.
Multi-level Dual Active Bridge (ML-DAB) 컨버터는 높은 스위칭 패턴 자유도를 가져 인덕터 전류의 첨두치와 RMS를 효과적으로 감소시킬 수 있다. 본 논문에서 3-레벨 NPC DAB 컨버터의 동작원리를 분석하고, 비대칭적인 스위칭 패턴을 적용시켜 인덕터 전류의 첨두치를 수학적으로 분석하여 컨버터의 전력변환 효율을 높일 수 있는 동작점 설계 방법을 제안한다. 여러 동작점에 따른 전류 RMS 값을 비교하여 제안하는 동작점 설계 방법의 타당성을 검증하고자한다.
The traceability maintenance system for the AC voltage and current has been developed at the frequency range of 20 Hz to 100 Hz without using any compensation technique which is used at thermal converter (TC) ac-dc transfer system at low frequencies. The system uses a digital voltmeter (DVM) as a data acquisition system of the input waveform and stored data in memory. The developed algorithm acquires and processes the sampling data to calculate the root mean square (rms) value of the input voltage of DVM which operates at DC 10 V range for better accuracy. The best uncertainty of the AC voltage measurements is $3 {\mu}V/V$ within the frequency range. The best uncertainty of the AC current measurements is better than the $5 {\mu}A/A$ and mainly depend on the current to voltage converter, ac-dc current shunt or Current Transformer (CT), used for the measurement
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[게시일 2004년 10월 1일]
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