In Korea, there are no instances where a hydrogen fuel cell power generation system has been used in a railway vehicle. Only the basic topology has been studied. In the previous study, conventional converters using a single switch were applied to the fuel cell power generation system. Therefore, current stress on the switch at converter on-off transitions would be large when controlling a large-capacity railway vehicle. In addition, since the input side ripple is also large, there is a problem with a shortening of the lifetime of both the fuel cell power generation system and the inductor. In this paper, a soft-switching transformer inductor boost converter for fuel cell powered railway vehicles was proposed. A technique to reduce both the switching current stress generated during on-off transitions, and the input ripple current flowing in the inductor were studied. The soft-switching TIB converter uses a transformer-type inductor to configure the entire circuit in an interleaved method, and reduces both input current ripple and the current ripple of the inductor and switch.
In this paper, a new architecture for a cost-effective power conditioning systems (PCS) using a single-sourced asymmetric cascaded H-bridge multilevel inverter (MLI) for photovoltaic (PV) applications is proposed. The asymmetric MLI topology has a reduced number of parts compared to the symmetrical type for the same number of voltage level. However, the modulation index threshold related to the drop in the number of levels of the inverter output is higher than that of the symmetrical MLI. This problem results in a modulation index limitation which is relatively higher than that of the symmetrical MLI. Hence, an extra voltage pre-regulator becomes a necessary component in the PCS under a wide operating bias variation. In addition to pre-stage voltage regulation for the constant MLI dc-links, another auxiliary pre-regulator should provide isolation and voltage balance among the multiple H-bridge cells in the asymmetrical MLI as well as the symmetrical ones. The proposed PCS uses a single-ended DC-DC converter topology with a coupled inductor and charge-pump circuit to satisfy all of the aforementioned requirements. Since the proposed integrated-type voltage pre-regulator circuit uses only a single MOSFET switch and a single magnetic component, the size and cost of the PCS is an optimal trade-off. In addition, the voltage balance between the separate H-bridge cells is automatically maintained by the number of turns in the coupled inductor transformer regardless of the duty cycle, which eliminates the need for an extra voltage regulator for the auxiliary H-bridge in MLIs. The voltage balance is also maintained under the discontinuous conduction mode (DCM). Thus, the PCS is also operational during light load conditions. The proposed architecture can apply the module-integrated converter (MIC) concept to perform distributed MPPT. The proposed architecture is analyzed and verified for a 7-level asymmetric MLI, using simulation results and a hardware implementation.
This paper presents a novel predictive digital control method for boundary conduction mode PFC converters without the need for detecting the inductor current. In the proposed method, the inductor current is predicted by analytical equations instead of being detected by a sensing-resistor. The predicted zero-crossing point of the inductor current is determined by the values of the input voltage, output voltage and predicted inductor current. Importantly, the prediction of zero-crossing point is achieved in just a single switching cycle. Therefore, the errors in predictive calculation caused by parameter variations can be compensated. The prediction of the zero-crossing point with the proposed method has been shown to have good accuracy. The proposed method also shows high stability towards variations in both the inductance and output power. Experimental results demonstrate the effectiveness of the proposed predictive digital control method for PFC converters.
전력전자학회 1998년도 Proceedings ICPE 98 1998 International Conference on Power Electronics
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pp.982-986
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1998
The peak-power-tracking solar array regulator sensing the inductor current is proposed. Since it uses the inductor current as the solar array output power information, the PPT control scheme can be greatly simplified. The charge controlled two-loop scheme is presented to improve the dynamics due to the inductor current sensing. The comparison between the single-voltage loop controlled system and the two-loop controlled system employing the charge control is presented. This paper also contains the simulation results of that comparison.
This paper introduces a simple core loss calculation method for output filter inductor in pulse width modulation (PWM) DC-AC inverter. Amorphous C-core (AMCC-320) is used to analyze the core loss. In order to measure core loss of the output filter inductor and validate the proposed method, a single-phase half-bridge inverter and a calorimeter are used. By changing switching frequency and modulation index (MI) of the inverter, core loss of the AMCC-320 is measured with the lab-made calorimeter and the results are compared with calculated core loss. The proposed method can be easily extended to other core loss calculation of various converters.
A new family of zero-voltage-transition converters with synchronous rectification is introduced in this study. Soft switching condition for all the converter operating points is provided in the proposed converters. The reverse recovery losses of the rectifier switch body diode are also eliminated. In comparison with the main switch voltage stress, the auxiliary switch voltage stress is reduced significantly. The auxiliary switch does not need the floating gate drive. The auxiliary inductor is coupled with the main converter inductor, and the leakage inductor is used as the resonance inductor. Thus, all inductors of the proposed converter can be implemented on a single core. The other features of the proposed converters include no extra voltage and current stresses on the main converter semiconductor elements. Theoretical analysis for a synchronous buck converter is presented in detail, and the validity of the theoretical analysis is justified with the experimental results of a prototype buck converter with 180 W and 80 V to 30 V.
Fractional horse power single phase induction motors have no starting torque their own. So there are several ways of starting single phase induction motors. The most common type is the starting capacitor installed in series with the auxiliary winding to increase the starting torque. Also, the auxiliary winding is disconnected once the speed of the motor reaches 70 to 80 [%] of the rated speed. In the conventional systems, this function is conducted by a centrifugal switch. But the mechanical centrifugal switch has many problems such as switch malfunction. This paper presents the new methods of electronic starting switch by inductor to overcome these shortcomings of centrifugal switch.
Tavassol, Mohammad Mehdi;Farzanehfard, Hosein;Adib, Ehsan
Journal of Power Electronics
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제15권1호
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pp.78-85
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2015
This paper presents a new structure of single-stage flyback power factor correction (PFC) converter with a controllable coupled negative magnetic feedback (NMF) winding. NMF winding is used to reduce the bulk capacitor voltage at high line voltages and light loads. However, it would cause line current distortion at zero crossing condition. In the proposed circuit, a series winding is used with NMF inductor to eliminate the NMF inductor at low line voltages. As a result, the dead angle of the input current, near zero voltage crossing, is eliminated and the power factor is increased. The presented experimental results of the proposed PFC converter confirm the integrity of the new idea and the theoretical analysis.
Kim, Simon;Balasubramaniasarma, Swaminathan;Ma, Kwokwai;Chung, Daewoong
전력전자학회:학술대회논문집
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전력전자학회 2020년도 전력전자학술대회
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pp.205-208
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2020
This paper examines the approach, enabled by using SiC power devices, to unify the inverter design for central air conditioning (CAC) system for both single- and 3-phase input, and reduce the PFC inductor size to be PCB-mountable. By using SiC-instead of Si-diode in PFC stage, it is possible to increase the switching frequency from 16kHz to 60kHz to reduce the required PFC inductance from 0.93mH to 0.25mH, thus enable PCB-mounting of inductor. With the next step of using 1200V SiC MOSFET instead of Si-IGBT, the DC link voltage can be boosted from 311Vdc to 550Vdc in PFC stage, allowing the inverter and compressor used in 3-phase input CAC be used for single-phase input as well. Furthermore, using SiC MOSFET in inverter stage can further reduce total loss system total loss to 200.8 W. Simulation and experimental results are presented in the paper.
In order to achieve the high quality output voltage of single-phase voltage source inverters, in this paper an Adaptive Complementary Sliding Mode Control (ACSMC) is proposed. Firstly, the dynamics model of the single-phase inverter with lumped uncertainty including parameter variations and external disturbances is derived. Then, the conventional Sliding Mode Control (SMC) and Complementary Sliding Mode Control (CSMC) are introduced separately. However, when system parameters vary or external disturbance occurs, the controlling performance such as tracking error, response speed et al. always could not satisfy the requirements based on the SMC and CSMC methods. Consequently, an ACSMC is developed. The ACSMC is composed of a CSMC term, a compensating control term and a filter parameters estimator. The compensating control term is applied to compensate for the system uncertainties, the filter parameters estimator is used for on-line LC parameter estimation by the proposed adaptive law. The adaptive law is derived using the Lyapunov theorem to guarantee the closed-loop stability. In order to decrease the control system cost, an inductor current estimator is developed. Finally, the effectiveness of the proposed controller is validated through Matlab/Simulink and experiments on a prototype single-phase inverter test bed with a TMS320LF28335 DSP. The simulation and experimental results show that compared to the conventional SMC and CSMC, the proposed ACSMC control strategy achieves more excellent performance such as fast transient response, small steady-state error, and low total harmonic distortion no matter under load step change, nonlinear load with inductor parameter variation or external disturbance.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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