A simplified and effective space vector pulse-width modulation (SVPWM) algorithm with two and three levels for three-phase voltage-source converters is proposed in this study. The proposed SVPWM algorithm only uses several linear calculations on three-phase modulated voltages without any complicated trigonometric calculations adopted by conventional SVPWM. This simplified SVPWM also avoids choosing the vector sector required by conventional SVPWM. A two-level overmodulation scheme is integrated into the proposed two-level SVPMW to generate the output voltage that increases from a linear region to a six-step state with a smoothly linear transition characteristic and a simple overmodulation process without a lookup table and complicated nonlinear functions. The three-level SVPWM with a proportional-integral controller effectively balances the neutral point potential of the neutral point clamped converter. Results from the simulation in MATLAB/Simulink and the experiment based on a digital signal processor are provided to clearly demonstrate the validity and effectiveness of the proposed strategies.
In this paper, the three-level T-type neutral-point-clamped indirect matrix converter topology and the relative space vector modulation methods are introduced to improve the voltage transfer ratio and output voltage performance. The presented converter topology is based on combinations of cascaded-rectifier and three-level T-type neutral-point-clamp inverter. It can overcome the limitation of voltage transfer ratio of the conventional matrix converter and the high voltage rating of power switches of conventional matrix converter. Two SVPWM strategies for proposed converter are described in this paper to achieve the advantages features such as: sinusoidal input/output currents and three-level output voltage waveforms. Results from Psim 9.0 software simulation are provided to confirm the theoretical analysis. Hence, a laboratory prototype was implemented, and the experimental results are shown to validate the simulation results and to verify the effectiveness of the proposed topology and modulation strategies.
A novel parallel three-level zero voltage switching (ZVS) DC converter is presented for medium voltage applications. The proposed converter includes three sub-circuits connected in parallel with the same power switches to share load current and reduce the current stress of passive components at the output side. Thus, the size of the output chokes is reduced and the switch counts in the proposed converter are less that in the conventional parallel three-level DC/DC converter. Each sub-circuit combines one half-bridge converter and one three-level converter. The transformer secondary windings of these two converters are connected in series in order to reduce the size of output inductor. Due to the three-level circuit topology, the voltage stress of power switches is equal to $V_{in}/2$. Based on the resonant behavior by the output capacitance of power switches and the leakage inductance (or external inductance) at the transition interval, each switch can be turned on under ZVS. Finally, experiments based on a 2 kW prototype are provided to verify the performance of the proposed converter.
For high power high step-down dc-dc conversion applications, conventional three-level dc-dc converters are subject to extreme duty cycles or increased volume and cost due to the use of transformers. In this paper, a transformerless three-level dc-dc buck converter with a high step-down conversion ratio is proposed. The converter comprises two asymmetrical half bridges, which are of the neutral point clamped structures. Therefore, the output pulse voltage of the converter can be obtained in terms of the voltage difference between the two half bridges. In order to realize harmonious switching of the converter, a modulation strategy with capacitor voltages self balance is presented. According to the deduced output dc voltage function, transformerless operation without extreme duty cycles can be implemented. Experimental results from a 1kW prototype verify the validity of the proposed converter. It is suitable for ship electric power distribution systems.
This study presents a new interleaved three-level zero-voltage switching (ZVS) converter for high-voltage and high-current applications. Two circuit cells are operated with interleaved pulse-width modulation in the proposed converter to reduce the current ripple at the input and output sides, as well as to decrease the current rating of output inductors for high-load-current applications. Each circuit cell includes one half-bridge converter and one three-level converter at the primary side. At the secondary side, the transformer windings of two converters are connected in series to reduce the size of the output inductor or switching current in the output capacitor. Based on the three-level circuit topology, the voltage stress of power switches is clamped at $V_{in}/2$. Thus, MOSFETs with 500 V voltage rating can be used at 800 V input voltage converters. The output capacitance of the power switch and the leakage inductance (or external inductance) are resonant at the transition interval. Therefore, power switches can be turned on under ZVS. Finally, experiments verify the effectiveness of the proposed converter.
The Transactions of the Korean Institute of Power Electronics
/
v.25
no.6
/
pp.442-450
/
2020
A small-signal modeling approach for a three-level boost (TLB) converter and a design methodology for a double-loop controller are proposed in this study. Conventional modeling of TLB converters involves three state variables. Moreover, TLB converters have two operation modes depending on the duty ratio. Consequently, complex mathematical calculations are required for controller design. This study proposes a simple system modeling method that uses two state variables, unlike previous methods that require three state variables. Analysis shows that the transfer functions of the two operation modes can be expressed as identical equations. This condition means that the linear feedback controller can be applied to all operational ranges, that is, for full duty ratios. The design method for a double-loop controller using a PI controller is presented in step-by-step sequences. Simulation and experimental verifications are conducted to verify the effectiveness of the small-signal analysis and control system design.
A new primary-side-assisted zero-voltage and zero-current switching (ZVZCS) three-level DC-DC converter with flying capacitor is proposed. The three-level converters are promising in high voltage applications, and ZVZCS is a very effective means for reducing switching losses. The proposed DC-DC converter uses only one auxiliary transformer and two diodes to obtain ZCS for the inner leg. It has a simple and robust structure, and offers soft-switching capability even in short-switching conditions. The proposed converter was verified by experiments in a 6KW prototype designed for communication applications and operating at 100kHz.
This paper studies a new three-level pulse-width modulation (PWM) resonant converter for high input voltage and high load current applications. In order to use high frequency power MOSFETs for high input voltage applications, a three-level DC converter with two clamped diodes and a flying capacitor is adopted in the proposed circuit. For high load current applications, the secondary sides of the proposed converter are connected in parallel to reduce the size of the magnetic core and copper windings and to decrease the current rating of the rectifier diodes. In order to share the load current and reduce the switch counts, three resonant converters with the same active switches are adopted in the proposed circuit. Two transformers with a series connection in the primary side and a parallel connection in the secondary side are adopted in each converter to balance the secondary side currents. To overcome the drawback of a wide range of switching frequencies in conventional series resonant converters, the duty cycle control is adopted in the proposed circuit to achieve zero current switching (ZCS) turn-off for the rectifier diodes and zero voltage switching (ZVS) turn-on for the active switches. Finally, experimental results are provided to verify the effectiveness of the proposed converter.
The Transactions of the Korean Institute of Power Electronics
/
v.25
no.6
/
pp.484-489
/
2020
This study proposes a new soft-switching three-level flying capacitor converter with low filter inductance. The proposed converter can achieve zero voltage switching (ZVS) turn-on of all switches by using auxiliary components La and Ca. It can also reduce filter inductance because the applied voltage of the filter inductor is decreased by using the flying capacitor. Furthermore, filter inductance can be reduced because the operating frequency of the filter inductor is doubled by the phase shifting between switches S3 and S4. The operation principle, design of passive components for ZVS turn-on, interleaving effects, and comparison of different topologies are presented. The experimental waveforms of a 1 kW two-phase interleaved converter prototype are provided to verify the validity of the proposed converter.
This paper studies a soft switching DC/DC converter to achieve zero voltage switching (ZVS) for all switches under a wide range of load condition and input voltage. Two three-level PWM circuits with the same power switches are adopted to reduce the voltage stress of MOSFETs at $V_{in}/2$ and achieve load current sharing. Thus, the current stress and power rating of power semiconductors at the secondary side are reduced. The series-connected transformers are adopted in each three-level circuit. Each transformer can be operated as an inductor to smooth the output current or a transformer to achieve the electric isolation and power transfer from the input side to the output side. Therefore, no output inductor is needed at the secondary side. Two center-tapped rectifiers connected in parallel are used at the secondary side to achieve load current sharing. Due to the resonant behavior by the resonant inductance and resonant capacitance at the transition interval, all switches are turned on at ZVS. Experiments based on a 1kW prototype are provided to verify the performance of proposed converter.
본 웹사이트에 게시된 이메일 주소가 전자우편 수집 프로그램이나
그 밖의 기술적 장치를 이용하여 무단으로 수집되는 것을 거부하며,
이를 위반시 정보통신망법에 의해 형사 처벌됨을 유념하시기 바랍니다.
[게시일 2004년 10월 1일]
이용약관
제 1 장 총칙
제 1 조 (목적)
이 이용약관은 KoreaScience 홈페이지(이하 “당 사이트”)에서 제공하는 인터넷 서비스(이하 '서비스')의 가입조건 및 이용에 관한 제반 사항과 기타 필요한 사항을 구체적으로 규정함을 목적으로 합니다.
제 2 조 (용어의 정의)
① "이용자"라 함은 당 사이트에 접속하여 이 약관에 따라 당 사이트가 제공하는 서비스를 받는 회원 및 비회원을
말합니다.
② "회원"이라 함은 서비스를 이용하기 위하여 당 사이트에 개인정보를 제공하여 아이디(ID)와 비밀번호를 부여
받은 자를 말합니다.
③ "회원 아이디(ID)"라 함은 회원의 식별 및 서비스 이용을 위하여 자신이 선정한 문자 및 숫자의 조합을
말합니다.
④ "비밀번호(패스워드)"라 함은 회원이 자신의 비밀보호를 위하여 선정한 문자 및 숫자의 조합을 말합니다.
제 3 조 (이용약관의 효력 및 변경)
① 이 약관은 당 사이트에 게시하거나 기타의 방법으로 회원에게 공지함으로써 효력이 발생합니다.
② 당 사이트는 이 약관을 개정할 경우에 적용일자 및 개정사유를 명시하여 현행 약관과 함께 당 사이트의
초기화면에 그 적용일자 7일 이전부터 적용일자 전일까지 공지합니다. 다만, 회원에게 불리하게 약관내용을
변경하는 경우에는 최소한 30일 이상의 사전 유예기간을 두고 공지합니다. 이 경우 당 사이트는 개정 전
내용과 개정 후 내용을 명확하게 비교하여 이용자가 알기 쉽도록 표시합니다.
제 4 조(약관 외 준칙)
① 이 약관은 당 사이트가 제공하는 서비스에 관한 이용안내와 함께 적용됩니다.
② 이 약관에 명시되지 아니한 사항은 관계법령의 규정이 적용됩니다.
제 2 장 이용계약의 체결
제 5 조 (이용계약의 성립 등)
① 이용계약은 이용고객이 당 사이트가 정한 약관에 「동의합니다」를 선택하고, 당 사이트가 정한
온라인신청양식을 작성하여 서비스 이용을 신청한 후, 당 사이트가 이를 승낙함으로써 성립합니다.
② 제1항의 승낙은 당 사이트가 제공하는 과학기술정보검색, 맞춤정보, 서지정보 등 다른 서비스의 이용승낙을
포함합니다.
제 6 조 (회원가입)
서비스를 이용하고자 하는 고객은 당 사이트에서 정한 회원가입양식에 개인정보를 기재하여 가입을 하여야 합니다.
제 7 조 (개인정보의 보호 및 사용)
당 사이트는 관계법령이 정하는 바에 따라 회원 등록정보를 포함한 회원의 개인정보를 보호하기 위해 노력합니다. 회원 개인정보의 보호 및 사용에 대해서는 관련법령 및 당 사이트의 개인정보 보호정책이 적용됩니다.
제 8 조 (이용 신청의 승낙과 제한)
① 당 사이트는 제6조의 규정에 의한 이용신청고객에 대하여 서비스 이용을 승낙합니다.
② 당 사이트는 아래사항에 해당하는 경우에 대해서 승낙하지 아니 합니다.
- 이용계약 신청서의 내용을 허위로 기재한 경우
- 기타 규정한 제반사항을 위반하며 신청하는 경우
제 9 조 (회원 ID 부여 및 변경 등)
① 당 사이트는 이용고객에 대하여 약관에 정하는 바에 따라 자신이 선정한 회원 ID를 부여합니다.
② 회원 ID는 원칙적으로 변경이 불가하며 부득이한 사유로 인하여 변경 하고자 하는 경우에는 해당 ID를
해지하고 재가입해야 합니다.
③ 기타 회원 개인정보 관리 및 변경 등에 관한 사항은 서비스별 안내에 정하는 바에 의합니다.
제 3 장 계약 당사자의 의무
제 10 조 (KISTI의 의무)
① 당 사이트는 이용고객이 희망한 서비스 제공 개시일에 특별한 사정이 없는 한 서비스를 이용할 수 있도록
하여야 합니다.
② 당 사이트는 개인정보 보호를 위해 보안시스템을 구축하며 개인정보 보호정책을 공시하고 준수합니다.
③ 당 사이트는 회원으로부터 제기되는 의견이나 불만이 정당하다고 객관적으로 인정될 경우에는 적절한 절차를
거쳐 즉시 처리하여야 합니다. 다만, 즉시 처리가 곤란한 경우는 회원에게 그 사유와 처리일정을 통보하여야
합니다.
제 11 조 (회원의 의무)
① 이용자는 회원가입 신청 또는 회원정보 변경 시 실명으로 모든 사항을 사실에 근거하여 작성하여야 하며,
허위 또는 타인의 정보를 등록할 경우 일체의 권리를 주장할 수 없습니다.
② 당 사이트가 관계법령 및 개인정보 보호정책에 의거하여 그 책임을 지는 경우를 제외하고 회원에게 부여된
ID의 비밀번호 관리소홀, 부정사용에 의하여 발생하는 모든 결과에 대한 책임은 회원에게 있습니다.
③ 회원은 당 사이트 및 제 3자의 지적 재산권을 침해해서는 안 됩니다.
제 4 장 서비스의 이용
제 12 조 (서비스 이용 시간)
① 서비스 이용은 당 사이트의 업무상 또는 기술상 특별한 지장이 없는 한 연중무휴, 1일 24시간 운영을
원칙으로 합니다. 단, 당 사이트는 시스템 정기점검, 증설 및 교체를 위해 당 사이트가 정한 날이나 시간에
서비스를 일시 중단할 수 있으며, 예정되어 있는 작업으로 인한 서비스 일시중단은 당 사이트 홈페이지를
통해 사전에 공지합니다.
② 당 사이트는 서비스를 특정범위로 분할하여 각 범위별로 이용가능시간을 별도로 지정할 수 있습니다. 다만
이 경우 그 내용을 공지합니다.
제 13 조 (홈페이지 저작권)
① NDSL에서 제공하는 모든 저작물의 저작권은 원저작자에게 있으며, KISTI는 복제/배포/전송권을 확보하고
있습니다.
② NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 상업적 및 기타 영리목적으로 복제/배포/전송할 경우 사전에 KISTI의 허락을
받아야 합니다.
③ NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 보도, 비평, 교육, 연구 등을 위하여 정당한 범위 안에서 공정한 관행에
합치되게 인용할 수 있습니다.
④ NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 무단 복제, 전송, 배포 기타 저작권법에 위반되는 방법으로 이용할 경우
저작권법 제136조에 따라 5년 이하의 징역 또는 5천만 원 이하의 벌금에 처해질 수 있습니다.
제 14 조 (유료서비스)
① 당 사이트 및 협력기관이 정한 유료서비스(원문복사 등)는 별도로 정해진 바에 따르며, 변경사항은 시행 전에
당 사이트 홈페이지를 통하여 회원에게 공지합니다.
② 유료서비스를 이용하려는 회원은 정해진 요금체계에 따라 요금을 납부해야 합니다.
제 5 장 계약 해지 및 이용 제한
제 15 조 (계약 해지)
회원이 이용계약을 해지하고자 하는 때에는 [가입해지] 메뉴를 이용해 직접 해지해야 합니다.
제 16 조 (서비스 이용제한)
① 당 사이트는 회원이 서비스 이용내용에 있어서 본 약관 제 11조 내용을 위반하거나, 다음 각 호에 해당하는
경우 서비스 이용을 제한할 수 있습니다.
- 2년 이상 서비스를 이용한 적이 없는 경우
- 기타 정상적인 서비스 운영에 방해가 될 경우
② 상기 이용제한 규정에 따라 서비스를 이용하는 회원에게 서비스 이용에 대하여 별도 공지 없이 서비스 이용의
일시정지, 이용계약 해지 할 수 있습니다.
제 17 조 (전자우편주소 수집 금지)
회원은 전자우편주소 추출기 등을 이용하여 전자우편주소를 수집 또는 제3자에게 제공할 수 없습니다.
제 6 장 손해배상 및 기타사항
제 18 조 (손해배상)
당 사이트는 무료로 제공되는 서비스와 관련하여 회원에게 어떠한 손해가 발생하더라도 당 사이트가 고의 또는 과실로 인한 손해발생을 제외하고는 이에 대하여 책임을 부담하지 아니합니다.
제 19 조 (관할 법원)
서비스 이용으로 발생한 분쟁에 대해 소송이 제기되는 경우 민사 소송법상의 관할 법원에 제기합니다.
[부 칙]
1. (시행일) 이 약관은 2016년 9월 5일부터 적용되며, 종전 약관은 본 약관으로 대체되며, 개정된 약관의 적용일 이전 가입자도 개정된 약관의 적용을 받습니다.