This paper investigates a new isolated single-phase AC-DC converter, which integrates a modified AC-DC buck-boost converter with a DC-DC forward converter. The front semi-stage is operated in discontinuous conduction mode (DCM) to achieve an almost unity power factor and a low total harmonic distortion of the input current. The rear semi-stage is used for step-down voltage conversion and electrical isolation. The front semi-stage uses a coupled inductor with the same winding-turn in the primary and secondary sides, which is charged in series during the switch-on period and is discharged in parallel during the switch-off period. The discharging time can be shortened. In other words, the duty ratio can be extended. This semi-stage can be operated in a larger duty-ratio range than the conventional AC-DC buck-boost converter for DCM operation. Therefore, the proposed converter is suitable for universal input voltage (90~264 $V_{rms}$) and a wide output-power range. Moreover, the voltage stress on the DC-link capacitor is low. Finally, a prototype circuit is implemented to verify the performance of the proposed converter.
Nowadays, the IoT portable electronic devices have become more useful and diverse, so they require various supply voltage levels to operate. This paper presents a DC-DC buck converter with pulse width modulation (PWM) for portable electronic devices. The proposed step-down DC-DC converter consists of passive elements such as capacitors, inductors, and resistors and an integrated chip (IC) for signal control to reduce power consumption and improves ripple voltage with the resolution. The proposed DC-DC converter is simulated and analyzed in PSPICE circuit design platform, and implemented on the prototype PCB board with a Texas Instruments LM5165 IC. The proposed buck converter is showed 92.6% of peak efficiency including a load current range of 4-10 mA, 3.29 mV of the voltage ripple at 5 V output voltage for the supply voltage 12 V. Measured and Simulated power efficiency are made good agreement with each other.
본 논문은 승압형 컨버터, 강압형 컨버터 및 저주파 인버터를 이용한 고휘도 Short-Arc 램프용 전자식 안정기의 설계 및 제작에 관하여 기술하였다. 제안한 안정기는 130 [Hz]의 구형 저주파를 램프에 인가함으로써 고압 방전 램프에서 발생할 수 있는 음향공명현상을 제거하였으며, 25 [kHz]의 고주파 전압을 중첩시켜 아크튜브의 전극에서 발생할 수 있는 열적 불균형을 해소하였다. 또한 전압 전류의 합을 이용한 정전력 제어를 수행하여, 주위 환경 및 램프의 노화에 따른 램프 전압의 변화에 대하여 안정한 점등상태를 유지하였다. 실험 결과로부터, 제작한 전자식 안정기의 램프 전압, 전류 및 전력은 각각 123.8 [V], 8.1 [A] 1,002 [W]로 측정되었다.
A novel two stage soft-switching ac-to-dc convener with power factor correction is proposed. The proposed convener provides zero-voltage-switching (ZVS) condition to main switch of boost pre-regulator without auxiliary switch. Comparing to the conventional two stage approach(ZVS-PWM boost rectifier followed by off-line ZVS dc-dc step down converter), the proposed approach is simple and reducing EMI noise problem. A new simple DC-linked energy feedback circuit provides zero-voltage-switching condition to boost pre-regulator without imposing additional voltage and current stresses and loss of PWM capability. Operational principle, analysis, control of the proposed converter together with the simulation results of 1KW prototype are presented.
This paper proposes new 13-level inverter topology and DC/DC converter buck-boost structure topology for multilevel, compounding uni-directional and bi-directional switches, and proposes high-efficient multilevel inverter system in which the proposed two PCS(Power Conditioning System) was connected in series. In proposed multilevel inverter of forming a output 13-level phase voltage by using total 18 switching parts, Then bi-directional switch has a characteristic of reducing conduction loss and controlling the reactive power effectively by separating electrically from the neutral point. DC/DC converter for supplying in dependent 3 DC voltage to the proposed multi-level inverter generates 180-degree phase shifted PWM by the symmetrically combined structure of 2 buck-boost converter and twice switching frequency efficiency can be obtained, meanwhile, the converter can step up/down the output voltage and 20% output can be generated comparing the input voltage. This proposed system is verified with the simulation and laboratory test.
A new type of topology with medium-frequency-transformer (MFT) isolation for medium voltage wind power generation systems is proposed in this paper. This type of converter is a high density power conversion system, with high performance features suitable for next generation wind power systems in either on-shore or off-shore applications. The proposed topology employs single-phase cascaded multi-level AC-AC converters on the grid side and three phase matrix converters on the generator side, which are interfaced by medium frequency transformers. This avoids DC-Link electrolytic capacitors and/or resonant L-C components in the power flow path thereby improving the power density and system reliability. Several configurations are given to fit different applications. The modulation and control strategy has been detailed. As two important part of the whole system, a novel single phase AC-AC converter topology with its reliable six-step switching technique and a novel symmetrical 11-segment modulation strategy for two stage matrix converter (TSMC) is proposed at the special situation of medium frequency chopping. The validity of the proposed concept has been verified by simulation results and experiment waveforms from a scaled down laboratory prototype.
Zhang, Yun;Gao, Yongping;Li, Jing;Sumner, Mark;Wang, Ping;Zhou, Lei
Journal of Power Electronics
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제16권6호
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pp.2035-2044
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2016
In order to match the voltages between high voltage battery stacks and low voltage super-capacitors with a high conversion efficiency in hybrid energy sources electric vehicles (HESEVs), a high ratio bidirectional DC-DC converter with a synchronous rectification H-Bridge is proposed in this paper. The principles of high ratio step-down and step-up operations are analyzed. In terms of the bidirectional characteristic of the H-Bridge, the bidirectional synchronous rectification (SR) operation is presented without any extra hardware. Then the SR power switches can achieve zero voltage switching (ZVS) turn-on and turn-off during dead time, and the power conversion efficiency is improved compared to that of the diode rectification (DR) operation, as well as the utilization of power switches. Experimental results show that the proposed converter can operate bidirectionally in the wide ratio range of 3~10, when the low voltage continuously varies between 15V and 50V. The maximum efficiencies are 94.1% in the Buck mode, and 93.6% in the Boost mode. In addition, the corresponding largest efficiency variations between SR and DR operations are 4.8% and 3.4%. This converter is suitable for use as a power interface between the battery stacks and super-capacitors in HESEVs.
저궤도 인공위성의 전력변환 시스템은 태양전지판에서 생성된 전력을 배터리와 전장품으로 구성된 비조절형 버스로 전압 강하하여 제공한다. 무게, 부피, EMI/EMC 특성에 제한적인 요구조건을 갖는 인공위성의 응용분야에 적용하기 위하여 설계된 강압형 DC/DC 컨버터는 기존의 벅-컨버터와 유사한 동작특성을 보이지만 인턱터를 분리함으로써 입력단에도 연속적인 전류특성을 보이며 두 개로 분리된 인턱터는 부피와 무게에서 이점을 갖추고 있다. 본 논문에서는 연속적인 입출력 전류 특성을 갖는 강압형 컨버터의 동작특성에 대하여 기술한다.
본 논문에서는 새로운 전류원 공진형 컨버터를 제안한다. 제안한 컨버터는 입력전류 리플이 작으며 모든 스위치와 다이오드의 ZCS 턴온/턴오프를 성취하며 턴온/턴오프 전류의 di/dt가 0이다. 또한, 인터리빙 시 출력전류 리플을 이론적으로 완전히 제거할 수 있다. 제안하는 컨버터의 동작원리를 제시하고 실험을 통하여 타당성을 검증하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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