In this paper, a constant frequency phase shifting PWM controlled voltage source full bridge-type series load resonant high-frequency inverter using the IGBT power modules is presented for innovative consumer electromagnetic induction heating applications such as a hot water producer, steamer and super heated steamer. The full bridge arm side link passive quasi-resonant capacitor snubbers in parallel with the each power semiconductor device and high frequency AC load side linked active edge inductive snubber-assisted series load resonant tank soft switching inverter with a constant frequency phase shifted PWM control scheme is discussed and evaluated on the basis of the simulation and experimental results. It is proved from a practical point of view that the series load resonant and edge resonant hybrid high-frequency soft switching PWM inverter topology, what is called class DE type. including the variable-power variable-frequency(VPVF) regulation function can expand zero voltage soft switching commutation range even under low output power setting ranges, which is more suitable and acceptable for induction heated dual packs fluid heater developed newly for consumer power utilizations. Furthermore, even in the lower output power regulation mode of this high-frequency load resonant tank high frequency inverter circuit it is verified that this inverter can achieve ZVS with the aid of the single auxiliary inductor snubber.
In this study, a passive suppression scheme for nonlinear flutter problem of composite panel, which is believed to be more reliable than the active control methods in practical operations, is proposed. This scheme utilizes a piezoelectric inductor-resistor series shunt circuit. The finite element equations of motion for an electromechanically coupled system is derived by applying the Hamilton\\`s principle. The aerodynamic theory adopted for the present study is based on the quasi-steady piston theory, and von-barman nonlinear strain-displacement relation is also applied. The passive suppression results for nonlinear panel flutter are obtained in the time domain using the Newmark-$\beta$ method. To achieve the best damping effect, optimal shape and location of fille piezoceramic (PZT) patches are determined by using genetic algorithms. The effects of passive suppression are investigated by employing in turn one shunt circuit and two independent shunt circuits. Feasibility studies show that two independent inductor-resistor shunt circuits suppresses flutter more effectively than a single shunt circuit. The results clearly demonstrate that the passive damping scheme that uses piezoelectric shunt circuit can effectively attenuate the flutter.
The Transactions of the Korean Institute of Power Electronics
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v.23
no.1
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pp.9-15
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2018
This study investigates a bidirectional quasi-Z-source inverter (Bq-ZSI) system with bidirectional power transfer capability and a modified space vector modulation scheme for reducing the ripple of the inductor current. By replacing the diode in the impedance network with an active switch, the power flow can be bidirectional. The average inductor current of the Bq-ZSI network is negative in the regenerative braking mode, thereby regenerating the power. In addition, modified space vector modulation scheme is applied to the Bq-ZSI to control shoot-through time effectively. A 5 kW prototype is built and tested to implement the proposed system. Experimental results show that the Bq-ZSI system is capable of regenerative braking of the induction motor and that the modified space vector modulation method is efficient.
This paper presents a new zero voltage switching (ZVS) converter for medium power and high input voltage applications. Three three-level pulse-width modulation (PWM) circuits with the same power switches are adopted to clamp the voltage stress of MOSFETs at $V_{in}/2$ and to achieve load current sharing. Thus, the current stresses and power ratings of transformers and power semiconductors at the secondary side are reduced. The resonant inductance and resonant capacitance are resonant at the transition interval such that active switches are turned on at ZVS within a wide range of input voltage and load condition. The series-connected transformers are adopted in each three-level circuit. Each transformer can work as an inductor to smooth the output current or a transformer to achieve the electric isolation and power transfer. Thus, no output inductor is needed at the secondary side. Three center-tapped rectifiers connected in parallel are used at the secondary side to achieve load current sharing. Compared with the conventional parallel three-level converters, the proposed converter has less switch counts. Finally, experiments based on a 1.44kW prototype are provided to verify the operation principle of proposed converter.
A high step-up dc-dc converter is proposed for photovoltaic power systems in this paper. The proposed converter consists of an input current doubler, a symmetrical switched-capacitor doubler and an active-clamp circuit. The input current doubler minimizes the input current ripple. The symmetrical switched-capacitor doubler is composed of two symmetrical quasi-resonant switched-capacitor circuits, which share the leakage inductance of the transformer as a resonant inductor. The rectifier diodes (switched-capacitor circuit) are turned off at the zero current switching (ZCS) condition, so that the reverse-recovery problem of the diodes is removed. In addition, the symmetrical structure results in an output voltage ripple reduction because the voltage ripples of the charge/pump capacitors cancel each other out. Meanwhile, the voltage stress of the rectifier diodes is clamped at half of the output voltage. In addition, the active-clamp circuit clamps the voltage surges of the switches and recycles the energy of the transformer leakage inductance. Furthermore, pulse-width modulation plus phase angle shift (PPAS) is employed to control the output voltage. The operation principle of the converter is analyzed and experimental results obtained from a 400W prototype are presented to validate the performance of the proposed converter.
This paper presents a new technique of reference current generator based on Kalman filter (KF) estimator for three-phase shunt active power filter (APF). The stationary reference frame (d-q algorithm) is used to transform the load currents into DC component. The harmonics of load currents are extracted and the three-phase reference currents are generated using KF estimator. The work is simulated using Matlab/Simulink platform. To validate the simulation results, an experimental test-rig have been perform using real-time control dSPACE DS1104. In addition, hysteresis current control was used to generate the switching signal for the correction of the harmonics in the system. The non-linear load were constructed with three-phase rectifier which connected in series with inductor and parallel with resistor and capacitor. The results shows that the new technique of shunt APF embedded with KF is proven to eliminate the harmonics created by the non-linear load with some improvement on the total harmonics distortion (THD).
Muraoka S.;Feng Y.L.;Kunimoto H.;Chandhaket S.;Okuno A.;Nakaoka M.
Proceedings of the KIPE Conference
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2001.10a
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pp.75-79
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2001
This paper presents a novel version of an active voltage clamped ZVS-PWM high frequency inverter using IGBTs for electromagnetic induction eddy current-based rolling drum heating in new generation copy and printing machines in consumer business use. The operating principle of this inverter circuit and unique features are described herein. Its constant frequency duty cycle (asymmetrical PWM) controlled voltage source quasi-resonant soft switching high frequency inverter employing IGBTs is proposed, which is capable of achieving stable and efficient zero voltage soft switching commutation over a widely specified power regulation range from full power to low power. The operating performances in a steady state of this inverter is discussed and evaluated on basis of simulation and experimental results as an induction heated roller in new generation copy machine.
Proportional capacitor-current-feedback active damping (AD) is a common damping method for the resonance of LCL-type grid-connected inverters. Proportional capacitor-current-feedback AD behaves as a virtual resistor in parallel with the capacitor. However, the existence of delay in the actual control system causes impedance in the virtual resistor. Impedance is manifested as negative resistance when the resonance frequency exceeds one-sixth of the sampling frequency ($f_s/6$). As a result, the damping effect disappears. To extend the system damping region, this study proposes a virtual resistor-inductor-capacitor (RLC) AD method. The method is implemented by feeding the filter capacitor current passing through a band-pass filter, which functions as a virtual RLC in parallel with the filter capacitor to achieve positive resistance in a wide resonance frequency range. A combination of Nyquist theory and system close-loop pole-zero diagrams is used for damping parameter design to obtain optimal damping parameters. An experiment is performed with a 10 kW grid-connected inverter. The effectiveness of the proposed AD method and the system's robustness against grid impedance variation are demonstrated.
A novel control method of a three-phase PWM inverter with LC filter is proposed. The transfer function of LC filter is the same as that of 2nd order low pass filter(2nd LPF) which has a zero damping ratio. A simple method of implementing 2nd LPF with damping ratio is to add resistor to inductor or capacitor of LC filter. In an industrial application, it is not practical to adopt damping resistor because it results in losses being proportional to square of current flowing through resistor. Instead of using damping resistors, the proposed active damping control(ADC) utilizes all pass filter(APF) and considers inherent processing delay of digital controller. The overall transfer function of the proposed method is the same as a 2nd LPF and its damping ratio is also controllable via control variables. Detailed design and implementation of controller is also presented. Experiments are conducted with a 7.5kVA induction motor drive system controlled by PWM converter and inverter. Test waveforms are also presented to verify the proposed LC filter control algorithm.
Journal of the Korean Institute of Illuminating and Electrical Installation Engineers
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v.21
no.3
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pp.44-49
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2007
This paper proposes converter that new soft switching active snubber circuit is added, the resonance energy return to life rate doing maximum whole efficiency increase. Proposed converter adds auxiliary switch and resonance inductor, resonance capacitor, two diodes to existing converter, all switch elements play turn-on/turn-off under soft switching condition and minimized switching losses. Conduction loss department is that watch layer bringing back to life resonance energy by input perfectly. These result proved through simulation and an experiment.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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