Taheri, Meghdad;Milimonfared, Jafar;Namadmalan, Alireza;Bayat, Hasan;Bakhshizadeh, Mohammad Kazem
Journal of Power Electronics
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v.11
no.4
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pp.499-506
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2011
This paper presents an interleaved active-clamping zero-voltage-switching (ZVS) forward-flyback converter without an output choke. The presented topology has two active-clamping circuits with two separated transformers. Because of the interleaved operation of the converter, the output current ripple will be reduced. The proposed converter can approximately share the total load current between the two secondaries. Therefore, the transformer copper loss and the rectifier diodes conduction loss can be decreased. The output capacitor is made of two series capacitors which reduces the peak reverse voltage of the rectifier diodes. The circuit has no output inductor and few semiconductor elements, such that the adopted circuit has a simpler structure, a lower cost and is suitable for high power density applications. A detailed analysis and the design of this new converter are described. A prototype converter has been implemented and experimental results have been recorded with an ac input voltage of 85-135Vrms, an output voltage of 12V and an output current of 16A.
Journal of the Korean Institute of Illuminating and Electrical Installation Engineers
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v.22
no.11
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pp.23-29
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2008
This paper presents a new conceptual electromagnetic induction eddy current based stainless steel plate spiral type heater for heat exchanger or dual packs heater in hot water system boiler steamer and super heated steamer, which is more suitable and acceptable for new generation consumer power applications. In addition, an active clamping quasi-resonant PWM high frequency inverter using trench gate IGBTs power module can operate under a principle of zero voltage soft commutation with PWM is developed and demonstrated for a high efficient induction heated hot water system and boiler in the consumer power applications. This consumer induction heater power appliance using active clamping soft switching PWM high frequency inverter is evaluated and discussed on the basis of experimental results.
This paper presents the interleaved active-clamping ZVS(Zero Voltage Switching) forward converter, which is mainly composed of two active-clamping forward converters. Only two switches are required, and each one is the auxiliary switch for the other. The circuit complexity and cost are thus reduced. The leakage inductance of the transformer or an additional resonant inductance is employed to achieve ZVS during the dead times. The duty cycles are not limited to be equal and within 50%. The complementary switching and the resulted interleaved output inductor currents diminish the current ripple in output capacitors. Accordingly, the smaller output chokes and capacitors lower the converter volume and increase the power density. Detailed analysis and design of this new interleaved active-clamping forward converter are described.
In this paper, a current-fed two-inductor bi-directional DC/DC converter using resonance (CF-TIBCR) and its design method are proposed. The CF-TIBCR has characteristics of low current ripple and a high current rating because of two separated inductors. Also, it achieves zero voltage switching for all switches and zero current switching for switches of a low voltage stage by using the resonant tank. Besides, a voltage spike problem in conventional current-fed converters is solved without the need for an additional snubber or clamping circuits. As a result, the CF-TIBCR features high step-up and high efficiency. Since the proposed converter has difficulty achieving the soft-switching condition when the converter requires the low voltage transfer ratio, a method that varies the number of resonant cycles is adopted to extend the output voltage range with satisfying the soft-switching condition. The principles of the operation characteristics are presented with a theoretical analysis, and the proposed converter is verified through results of an experiment using a laboratory prototype.
This paper presents a new isolated soft-switching bidirectional buck-boost inverter for fuel cell applications. The buck-boost inverter combines an isolated DC-DC converter with a conventional inverter to implement buck-boost DC-DC and DC-AC conversion. The main switches achieve zero voltage switching and zero current switching by using a novel synchronous switching SVPWM and the volume of the transformer in the forward and fly-back mode is also minimized. This inverter is suitable for wide input voltage applications due to its high efficiency under all conditions. An active clamping circuit reduces the switch's spike voltage and regenerates the energy stored in the leakage inductance of the transformer; therefore, the overall efficiency is improved. This paper presents the operating principle, a theoretical analysis and design guidelines. Simulation and experimental results have validated the characteristics of the buck-boost inverter.
The Transactions of the Korean Institute of Power Electronics
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v.11
no.4
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pp.385-394
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2006
The application areas of traditional push-pull converters are limited because the voltage stress of switches is high (twice of the input voltage). But the push - pull converter topology is suitable for unregulated low-voltage to high-voltage power conversion such as the fuel cell. This paper presents a novel power converter structure that is very suitable for the DC/DC converter in fuel cell systems. Based on this structure, a ZVS- ZCS push-pull converter is proposed. The switches of the proposed push-pull converter can operate under ZVS or ZCS condition with the help of a new passive clamping circuit. The passive clamping techniques solves the voltage overshoot problem. Because the buck converter circuit operates at twice the synchronous switching frequency of the push-pull converter, the peak current in the current-fed inductor and transformer is reduced. The operation principle of the proposed converter is analyzed and verified by simulations and experimental results. A 1 kW DC/DC converter was implemented with DSP TMS320F2812, from which experimental results have shown that efficiency improvement and surge suppression can be achieved effectively.
Kim, Hong-Shin;Heo, Young-Hwan;Mun, Sang-Pil;Park, Han-Seok
The Transactions of the Korean Institute of Electrical Engineers P
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v.66
no.2
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pp.63-68
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2017
This paper proposes a new non-isolated DC conversion circuit topology of the voltage source coupled inductor series resonant high-frequency PFM controlled boost chopper type DC-DC power converter using two in one IGBT power module, which can efficiently operate under a principle of zero current soft switching for wide output regulation voltage setting ranges and wide fluctuation of the input DC side voltage as well as the load variation ranges. Its steady state operating principle and the output voltage regulation characteristics in the open-loop-based output voltage control scheme without PI controller loop are described and evaluated from theoretical and experimented viewpoints. Finally, in this paper the computer-aided simulation steady-state analysis and the experimental results are presented in order to prove the effectiveness and the validity of voltage regulation characteristics of the proposed series resonant zero current soft switching boost chopper type DC-DC power converter circuit using IGBTs which is based on simple pulse frequency modulation strategy more than, 20kHz.
An interleaved PWM converter is proposed to implement the features of zero voltage switching (ZVS), load current sharing and ripple current reduction. The proposed converter includes two ZVS converters with a common clamp capacitor. With the shared capacitor, the charge balance of the two interleaved parts is automatically regulated under input voltage and load variations. The active-clamping circuit is used to realize the ZVS turn-on so that the switching losses on the power switches are reduced. The ZVS turn-on of all of the switching devices is achieved during the transition interval. The interleaved pulse-width modulation (PWM) operation will reduce the ripple current and the size of the input and output capacitors. The current double rectifier (CDR) is adopted in the secondary side to reduce output ripple current so that the sizes of the output chokes and capacitor are reduced. The circuit configuration, operation principles and design considerations are presented. Finally experimental results based on a 408W (24V/17A) prototype are provided to verify the effectiveness of the proposed converter.
Yazdani, Mohammad Rouhollah;Rahmani, Saeid;Mohammadi, Mehdi
Journal of Power Electronics
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v.15
no.3
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pp.602-609
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2015
In this paper, a zero current transition (ZCT) double-ended flyback converter is proposed. All of the switching elements act under soft switching conditions and the voltage stress of the main switches is limited to the input voltage due to the innate behavior of the double-ended flyback converter. Providing soft switching conditions and clamping the voltage stress improves the efficiency and electromagnetic compatibility (EMC). The Proposed converter is analyzed in detail and its operating modes are discussed in detail. Experimental results are presented to verify the theoretical predictions. Moreover, the conducted electromagnetic emissions of the proposed ZCT double-ended flyback converter are measured to show another merit of the proposed converter in addition to providing soft switching conditions. The measured electromagnetic interference (EMI) of the proposed converter demonstrates that its EMI is lower than the conventional double-ended flyback converter. Furthermore, two simple and cost effective EMI reduction methods are applied to satisfy the EMC standard.
KIEE International Transaction on Electrical Machinery and Energy Conversion Systems
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v.3B
no.3
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pp.147-154
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2003
This paper presents a high-frequency boost type ZVS-PWM chopper-fed DC-DC power converter with a single active auxiliary edge-resonant snubber at the load stage which can be designed for power conditioners such as solar photovoltaic generation, fuel cell generation, battery and super capacitor energy storages. Its principle operation in steady-state is described in addition to a prototype setup. The experimental results of boost type ZVS-PWM chopper proposed here, are evaluated and verified with a practical design model in terms of its switching voltage and current waveforms, the switching v-i trajectory and the temperature performance of IGBT module, the actual power conversion efficiency, and the EMI of radiated and conducted emissions, and then discussed and compared with the hard switching scheme from an experimental point of view. Finally, this paper proposes a practical method to suppress parasitic oscillation due to the active auxiliary resonant switch at ZCS turn-off mode transition with the aid of an additional lossless clamping diode loop, and can be reduced the EMI conducted emission.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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