This paper investigates the design of multi-winding coupled inductor for minimum inductor current ripple. Based on the general circuit model of coupled inductor together with the operating principles of dc-dc converter, the relationship between the ripple size of inductor current and the coupling factor is derived under the different duty ratio. The optimal coupling factor of n-phase multi-winding coupled inductor which corresponds to a minimum inductor ripple current becomes -(1/n-1), i.e. a complete inverse coupling without leakage inductance, as the duty ratio of steady-state operating point approaches 1/n, 2/n, ${\cdots}$ or (n-1)/n. In an opposite manner, the optimal coupling factor value of zero, i.e. zero mutual inductance, is required when the duty ratio of steady-state operating point approaches either zero or one. Therefore, coupled inductors having optimal coupling factor can minimize the ripple current of inductor and inductor size.
Uddin, Muslem;Mekhilef, Saad;Rivera, Marco;Rodriguez, Jose
Journal of Electrical Engineering and Technology
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v.10
no.1
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pp.227-242
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2015
This paper proposes a weighting factor optimization method in predictive control algorithm for torque ripple reduction in an induction motor fed by an indirect matrix converter (IMC). In this paper, the torque ripple behavior is analyzed to validate the proposed weighting factor optimization method in the predictive control platform and shows the effectiveness of the system. Therefore, an optimization method is adopted here to calculate the optimum weighting factor corresponds to minimum torque ripple and is compared with the results of conventional weighting factor based predictive control algorithm. The predictive control algorithm selects the optimum switching state that minimizes a cost function based on optimized weighting factor to actuate the indirect matrix converter. The conventional and introduced weighting factor optimization method in predictive control algorithm are validated through simulations and experimental validation in DS1104 R&D controller platform and show the potential control, tracking of variables with their respective references and consequently reduces the torque ripple.
This paper investigates the design of coupled inductor for minimum inductor current ripple in rapid traction battery charger systems. Based on the general circuit model of coupled inductor together with the operating principles of dc-dc converter, the relationship between the ripple size of inductor current and the coupling factor is derived under the different duty ratio. The optimal coupling factor which corresponds to a minimum inductor ripple current becomes -0.5, i.e. a complete inverse coupling without leakage inductance, as the steady-state duty ratio operating point approaches 1/3 or 2/3. In an opposite manner, the optimal coupling factor value of zero, i.e. zero mutual inductance, is required when the steady-state duty ratio operating point approaches either zero or one. Coupled inductors having optimal coupling factor can minimize the ripple current of inductor and battery current resulting in a reliable and efficient operation of battery chargers.
This paper investigates the design of coupled inductor for minimum inductor current ripple in rapid traction battery charger systems. Based on the general circuit model of coupled inductor together with the operating principles of dc-dc converter, the relationship between the ripple size of inductor current and the coupling factor is derived under the different duty ratio. The optimal coupling factor which corresponds to a minimum inductor ripple current becomes -1, i.e. a complete inverse coupling without leakage inductance, as the steady-state duty ratio operating point approaches 0.5. In an opposite manner, the optimal coupling factor value of zero, i.e. zero mutual inductance, is required when the steady-state duty ratio operating point approaches either zero or one. Coupled inductors having optimal coupling factor can minimize the ripple current of inductor and battery current resulting in a reliable and efficient operation of battery chargers.
A novel torque ripple reduction scheme of single-phase SRM with high power factor is presented. The proposed SRM drive has one additional active switches in the conventional asymmetric inverter. In order to get a higher power factor, the source current is controlled sinusoidal, And additional excitation current is added from charge capacitor due to torque ripple reduction. The switching period of source and charged voltage is controlled properly to get unity power factor and torque ripple reduction. The characteristics and validity of the proposed scheme is discussed with some simulation results.
Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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v.31
no.8
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pp.975-982
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2007
The single-phase switched reluctance motor(SRM) drive requires DC source which is generally supplied through a rectifier connected with a commercial source. The rectifier is consist of a diode full bridge and a filter circuit. Usually the filter circuit uses capacitor with large value capacitance to reduce ripple component of DC power. Although the peak torque ripple of SRM is small, the short charge and discharge current of the filter capacitor draws the low power factor and system efficiency. A modified single phase SRM drive system is presented in this paper, which includes drive circuit realizing reduction of torque ripple and improvement of power factor. In the proposed drive circuit, one switching part and diode which can separate the output of AC/DC rectifier from the filter capacitor is added. Also, a upper switch of drive circuit is exchanged a diode in order to reduce power switching device. Therefore the number of power switch device is not changed, two diodes are only added in the SRM drive. To verify the proposed system, some simulation and experimental results are presented.
This paper describes analysis and calculation of line frequency ripple current according to output capacitor value and effects of LED connection in the single stage flyback converter with high power factor. The low frequency output ripple current delivered from single stage converter has been analyzed in detail and the method evaluating parasitic resistance included in LED has been provided. In order to verify the equation derived in this paper, the single stage flyback converter has been designed with constant output current regulation with DCM operation. Experiments were conducted with different LED load structures to analyze the effect of LED parasitic resistance on output ripple current. As test results, the calculation can provide guide line to select capacitor values depending on output ripple current and LED characteristics.
In the single-phase switched reluctance motor (SRM) drive, the required DC source is generally supplied by the circuit consisting of bridge rectifier and large filter capacitor connected with DC line terminal. Due to the large capacity of the capacitor, the charged time of capacitor is very short from the AC source. Lead to the bridge rectifiers draws pulsating current from the AC source side, which results in reduction of power factor and low system efficiency. Therefore a novel single-phase SRM drive system is presented in this paper, which includes drive circuit realizing reduction of torque ripple and improvement of power factor with a novel switching topology. The proposed drive circuit consists of one switching part and diode, which can separate the output of AC/DC rectifier from the large capacitor and supply power to SRM alternately, in order to realize the torque ripple reduction and power factor improvement through the switching scheme. In addition, the validity of the proposed method is tested by some simulations and experiments.
This paper presents single-phase SRM drive system with single-stage high power factor and low torque ripple. Single-phase SRM has simple mechanical and electrical structure, robust and high speed operation characteristic. But conventional SRM drive with diode bridge rectifier and filter capacitor has a low power factor because of short charge time of capacitor. Therefore, this paper presents a novel single-phase SRM drive with single-stage structure circuit, which can improve the power factor and reduce peak torque ripple. A novel switching topology is presented base on mathematical analysis. The novel drive method is verified by simulations and experiments.
A bidirectional dc-dc converter is used in battery energy storage systems owing to the growing requirements of a charging and discharging mode of battery. The magnetic coupling of output or input inductors in parallel-connected multi modules of a bidirectional dc-dc converter is often utilized to reduce the peak-to-peak ripple size of the inductor current. This study proposes a novel design guideline to achieve minimal ripple size of the inductor current under bidirectional power flow. The newly proposed design guideline of optimized coupling factor is applicable to the buck and boost operation modes of a bidirectional dc-dc converter. Therefore, the coupling factor value of the coupled inductor does not have to be optimized separately for buck and boost operation modes. This new observation is explained using the theoretical model of coupled inductor and confirmed through simulation and experimental test.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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