This paper represents a digital parallel control of a synchronous buck converter using a digital signal processor (DSP). The digital PWM and load sharing controller is implemented in the DSP TMS320F2812 and the experimental results are provided to show the feasibility of the digital synchronous buck regulator.
본 논문은 DC/DC 컨버터의 효율을 개선하기 위해 동기정류방식을 제시하였다. 제안된 동기정류 방식은 single winding self-driven synchronous rectification(SWSDSR)로서 1차측은 Push-Pull topology를 사용하였다. 특히 이 방식은 데드타임구간에도 동기정류 스위치를 온 시켜서 효율을 개선 할 수 있다. 최종적인 시뮬레이션과 실험 결과는 자기구동 동기정류(SDSR) 방식과 보조권선을 이용한 자기구동 동기정류(SWSDSR) 방식의 효율에 관한 비교와 해석을 보여준다.
The system of synchronous generator with power static converter are analyzed in detail and the output characteristics of generator are computed by digital simulation. The power static converter is considered as 3-phase converter in which the interlude interval and the commutation interval repeats itself six times per cycle. The synchronous generator is considered as a direct-phase quantities model for a more exact study of the performance. As the numerical method for nonlinear differential equations of the system, the Runge -Kutta method is used.
The Clamp Mode(CM) Forward Zero Voltage Switching Multi Resonant Converter(ZVS-MRC) with self-driven synchronous rectifier in studied. The loss at the synchronous rectification stage of the converter is analyzed using MOSFET linear model and is compared with the loss at the conventional schottky diode rectification stage of the converter. From the results of the analysis, it is known that the use of MOSFETs as a synchronous rectifier reduces the loss at the rectification stage over the whole load range comparing the use of schottky diodes as a conventional rectifier in the converter. In order to verify the validity of the analysis, we have built a 33W(3.3V/10A) CM Forward ZVS-MRC with self-driven synchronous rectifier, in which switching frequency is 1MHz, and tested. From the experimental results, it is known that the synchronous rectification achieved about 1W improvement in the loss at the rectification stage and about 3% in the efficiency at the converter as compared with the conventional schottky diode rectification.
The MOSFET synchronous rectification in the Active-Clamp Forward converter is presented. The Active-Clamp Forward converter has little dead time during the off time of the main switch and it is suitable for the MOSFET synchronous rectification comparing to the other Forward converter topologics. Using the MOSFET synchronous rectification on the Active-Clamp Forward converter with 3.3[V] output and 500[kHz] switching frequency, the improvement of efficiency is achieved comparing with the conventional Schottky barrier diode rectification.
This paper presents the development of a system with a reverse matrix converter (RMC) for permanent magnet synchronous motor (PMSM) drive and its effective control method. The voltage transfer ratio of the general matrix converter is restricted to a maximum value of 0.866, which is not suitable for applications whose source voltages are lower than the load voltages. The proposed RMC topology can step up the voltage without any additional components in the conventional circuit. Its control method is different from traditional matrix converter’s one, thus this paper proposes control schemes of RMC by means of controlling both the generator and motor side currents with properly designed control loop. The converter can have sinusoidal input/output current waveforms in steady state condition as well as a boosted voltage. In this paper, a hardware system with an RMC for a PMSM drive system is described. The performance of the system was investigated through experiments
The output voltage of Synchronous Generator is regulated constantly by field current control in excitation system. A synchronous generator is equipped with an automatic voltage regulator(AVR), which is responsible for keeping the constant output voltage under normal operating conditions about various levels. High frequency PWM converter (Current Mode Control Buck converter) type excitation system for synchronous generator is able to sustain output voltage level properly when the fault condition happened. This paper deals with the design and evaluation of the excitation system controller for a synchronous generator to improve the steady state and transient stability. The simulation and experimental results show that the proposed excitation system is improve the respons time by the AVR(automatic voltage regulator) of 50kW synchronous generator that is applied the current mode control excitation system.
본 논문은 소프트 스위칭 기법을 적용한 싱크로너스 양방향 DC-DC 컨버터를 제안한다. 제안된 컨버터는 싱크로너스 벅 컨버터를 병렬구성을 하여 인터리브드 기법을 통해 도통 손실을 줄이고, 하나의 공진인덕터를 사용한 ZVT-Cell을 적용함으로써 스위칭 손실을 최소화 하였다. 전 부하 범위에서 CCM(Continuous Conduction Mode) 으로 동작하고 ZVS가 성립되도록 하였으며, 전류주입 기법을 통해 넓은 출력전압 범위에서도 ZVS 조건을 만족하였다. 또한, 기존 싱크로너스 벅 컨버터의 데드타임(dead time)동안 발생하는 역병렬 다이오드의 도통손실 및 dv/dt, di/dt 발생을 저감하는 효과를 얻을 수 있다. 제안된 컨버터의 유효성은 실험을 통해서 검증하였다.
In this study, a new zero-voltage transition (ZVT) buck converter with coupled inductor using a synchronous rectifier and a lossless clamp circuit is proposed. The regular buck converter with tapped inductor has extended duty cycle for high step-down applications. However, the leakage inductance of the coupled inductor produced considerable voltage spikes across the switch. A lossless clamp circuit is used in the proposed converter to overcome this problem. The freewheeling diode was replaced with a synchronous rectifier to reduce conduction losses in the proposed converter. ZVT conditions at turn-on and turn-off instants were provided for the main switch. The synchronous rectifier switch turned on under zero-voltage switching, and the auxiliary switch turn-on and turn-off were under zero-current condition. Experimental results of a 100 W-100 kHz prototype are provided to justify the validity of the theoretical analysis. Moreover, the conducted electromagnetic interference of the proposed converter is measured and compared with its hard-switching counterpart.
본 논문에서는 자기구동 동기스위치를 이용한 비절연 고효율 고전압출력 DC-DC 컨버터를 제안한다. 제안하는 컨버터는 전통적인 승압형 DC-DC 컨버터 구조에 탭형 인덕터를 적용함으로써 고전압출력을 달성하며 주스위치부에 무손실 커패시터-다이오드(LCD, lossless capacitor-diode) 스너버를 적용하여 스위치 전압스트레스를 저감한다. 그리고 출력부에 다이오드 대신에 동기스위치를 적용함으로써 역회복 문제를 해결하고 고효율을 달성한다. 제안한 컨버터의 동기스위치는 자기구동방식을 이용하고 단순한 구조를 가진다. 본 논문에서는 제안한 컨버터의 동작원리를 먼저 설명하고, 후에 컨버터 프로토타입의 설계예를 제시한다. 그리고 설계된 회로파라미터로 제작된 프로토타입의 실험결과로써 제안한 컨버터의 특성을 보인다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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