This paper systematically investigates the influence of device parameters spread on the current distribution of paralleled silicon carbide (SiC) MOSFETs. First, a variation coefficient is introduced and used as the evaluating norm for the parameters spread. Then a sample of 30 SiC MOSFET devices from the same batch of a well-known company is selected and tested under the same conditions as those on datasheet. It is found that there is big difference among parameters spread. Furthermore, comprehensive theoretical and simulation analyses are carried out to study the sensitivity of the current imbalance to variations of the device parameters. Based on the concept of the control variable method, the influence of each device parameter on the steady-state and transient current distributions of paralleled SiC MOSFETs are verified separately by experiments. Finally, some screening suggestions of devices or chips before parallel-connection are provided in terms of different applications and different driver configurations.
Ji, Shiyu;Tang, Liangrui;Xu, Chen;Du, Shimo;Zhu, Jiajia;Hu, Hailin
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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v.11
no.10
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pp.4680-4697
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2017
In future, since the user experience plays a more and more important role in the development of today's communication systems, quality of experience (QoE) becomes a widely used metric, which reflects the subjective experience of end users for wireless service. In addition, the energy efficiency is an increasingly important problem with the explosive growth in the amount of wireless terminals and nodes. Hence, a QoE-aware energy efficiency maximization based joint user access selection and power allocation approach is proposed to solve the problem. We transform the joint allocation process to an optimization of energy efficiency by establishing an energy efficiency model, and then the optimization problem is solved by chaotic clone immune algorithm (CCIA). Numerical simulation results indicate that the proposed algorithm can efficiently and reliably improve the QoE and ensure high energy efficiency of networks.
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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v.12
no.5
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pp.2177-2193
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2018
This paper studies resource allocation schemes for the relay-aided cooperative system consisting of multiple source-destination pairs and decode-forward (DF) relays. Specially, relaying selection, multisubcarrier pairing and assignment, and power allocation are investigated jointly. We consider a combinatorial optimization problem on quality of experience (QoE) and energy consumption based on relay-aided cooperative system. For providing better QoE and lower energy consumption we formulate a multi-objective optimization problem to maximize the total mean opinion score (MOS) value and minimize the total power consumption. To this end, we employ the nondominated sorting genetic algorithm version II (NSGA-II) and obtain sets of Pareto optimal solutions. Specially, two formulas are devised for the optimal solutions of the multi-objective optimization problems with and without a service priority constraint. Moreover, simulation results show that the proposed schemes are superior to the existing ones.
SiC MOSFETs have been used to improve system efficiency in high frequency converters due to their extremely high switching speed. However, this can result in undesirable parasitic oscillations in practical systems. In this paper, models of the key components are introduced first. Then, theoretical formulas are derived to calculate the switching oscillation frequencies after full turn-on and turn-off in clamped inductive circuits. Analysis indicates that the turn-on oscillation frequency depends on the power loop parasitic inductance and parasitic capacitances of the freewheeling diode and load inductor. On the other hand, the turn-off oscillation frequency is found to be determined by the output parasitic capacitance of the SiC MOSFET and power loop parasitic inductance. Moreover, the shifting regularity of the turn-off maximum peak voltage with a varying switching speed is investigated on the basis of time domain simulation. The distortion of the turn-on current is theoretically analyzed. Finally, experimental results verifying the above calculations and analyses are presented.
Dealing with the DC link fault poses a technical problem for an HVDC based on a modular multilevel converter. The fault suppressing mechanisms of several sub-module topologies with DC fault current blocking capacity are examined in this paper. An improved half-bridge sub-module topology with double direction control switch is also designed to address the additional power consumption problem, and a sub-module topology called hybrid double direction blocking sub module (HDDBSM) is proposed. The DC fault suppression characteristics and sub-module capacitor voltage balance problem is also analyzed, and a self-startup method is designed according to the number of capacitors. The simulation model in PSCAD/EMTDC is built to verify the self-startup process and the DC link fault suppression features.
Increasing demand of energy, the depletion of fossil fuel reserves, energy security and the climate change have forced us to look upon alternate energy resources. For today's electric vehicles that run on lithium-ion batteries, one of the biggest downsides is the limited range between recharging. Over the past several years, researchers have been working on lithium-air battery. These batteries could significantly increase the range of electric vehicles due to their high energy density, which could theoretically be equal to the energy density of gasoline. Li-air batteries are potentially viable ultra-high energy density chemical power sources, which could potentially offer specific energies up to 3000 $Whkg^{-1}$ being rechargeable. This paper provides a review on Lithium air battery as alternate energy resource for the future.
Sun, Yuwei;Liu, Jiaomin;Li, Yonggang;Fu, Chao;Wang, Yi
Journal of Power Electronics
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v.17
no.6
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pp.1625-1636
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2017
A power electronic transformer (PET) based on the cascaded H-bridge (CHB) and the isolated bidirectional DC/DC converter (IBDC) is capable of accommodating a large scale battery energy storage system (BESS) in the medium-voltage grid, and is referred to as a power electronic transformer based battery energy storage system (PET-BESS). This paper investigates the PET-BESS and proposes a coordinative control strategy for it. In the proposed method, the CHB controls the power flow and the battery state-of-charge (SOC) balancing, while the IBDC maintains the dc-link voltages with feedforward implementation of the power reference and the switch status of the CHB. State-feedback and linear quadratic Riccati (LQR) methods have been adopted in the CHB to control the grid current, active power and reactive power. A hybrid PWM modulating method is utilized to achieve SOC balancing, where battery SOC sorting is involved. The feedforward path of the power reference and the CHB switch status substantially reduces the dc-link voltage fluctuations under dynamic power variations. The effectiveness of the proposed control has been verified both by simulation and experimental results. The performance of the PET-BESS under bidirectional power flow has been improved, and the battery SOC values have been adjusted to converge.
This study aims to restrain free conducting wire-type particles which are commonly and dangerously existing within DC gas-insulated transmission lines. A realistic platform of a coaxial cylindrical electrode was established by using a high-speed camera and a partial discharge (PD) monitor to observe the motion, PD, and breakdown of these particles. The probabilities of standing or bouncing, which can be affected by the length of the particles, were also quantitatively examined. The corona images of the particles were recorded, and particle-triggered PD signals were monitored and extracted. Breakdown images were also obtained. The air-gap breakdown with the particles was subjected to mechanism analysis on the basis of stream theory. Results reveal that the lifting voltage of the wire particles is almost irrelevant to their length but is proportional to the square root of their radius. Short particles correspond to high bouncing probability. The intensity and frequency of PD and the micro-discharge gap increase as the length of the particles increases. The breakdown voltage decreases as the length of the particles decreases.
A reliability model of wind farm located in mountainous land with complex terrain, which considers the cable and wind turbine (WT) failures, is proposed in this paper. Simple wake effect has been developed to be applied to the wind farm in mountainous land. The component failures in the wind farm like the cable and WT failures which contribute to the wind farm power output (WFPO) and reliability is investigated. Combing the wind speed distribution and the characteristic of wind turbine power output (WTPO), Monte Carlo simulation (MCS) is used to obtain the WFPO. Based on clustering algorithm the multi-state model of a wind farm is proposed. The accuracy of the model is analyzed and then applied to IEEE-RTS 79 for adequacy assessment.
Ji, Shiyu;Tang, Liangrui;He, Yanhua;Li, Shuxian;Du, Shimo
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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v.12
no.5
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pp.1912-1931
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2018
In future wireless network, user experience and energy efficiency will play more and more important roles in the communication systems compared to their roles at present. Quality of experience (QoE) and Energy Efficiency (EE) become the widely used metrics. In this paper, we study a combinatorial problem of QoE and EE and investigate a fair power allocation in heterogeneous networks. We first design a new metric, QoE-aware EE (QEE) to reflect the relationship of QoE and energy. Then, the concept of Utopia QEE is introduced, which is defined as the achievable maximum QEE in ideal conditions, for each user. Finally, we transform the power allocation process to an optimization of ratio of QEE and Utopia QEE and use invasive weed optimization (IWO) algorithm to solve the optimization problem. Numerical simulation results indicate that the proposed algorithm can get converged and efficiently improve the system energy efficiency and the QoE for each user.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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