This paper presents an interleaving scheme for parallel-connected power systems to reduce the DC-link current ripple. A paralleled generator system generates current ripple by the Pulse Width Modulation (PWM) of each generator side converter. The current ripple in the DC-link degrades the efficiency of the whole generator system and decreases the lifetime of the DC-link capacitors. To mitigate these issues, the expression of the DC-link current is derived by a double-integral Fourier analysis while considering the modulation schemes. Optimized interleaving angles for the parallel generator system are obtained based on an analysis to minimize the dominant current harmonics component. Finally, the proposed interleaving scheme reduces the RMS value of the DC-link current ripple. Simulation and experimental results verify the effectiveness of the proposed interleaving scheme.
This paper proposes a method for selecting the capacitance of DC-link capacitors of inverters. In general, the DC-link capacitance of the inverter system must be considered for DC-link voltage, ripple current, switching frequency, ripple voltage, and pulse-width modulation techniques. Therefore, the appropriate capacitance can be determined by finding the rms and peak values of the ripple current of the capacitor. In this paper, the process of extracting the ripple current of DC-link capacitor is described in detail. In addition, the simple method for finding DC-link capacitor capacitance using the result value is presented through the simulations.
This paper explores the variation of DC-Link current ripple analysis in terms of duty cycle and phase angle of Multi-phase/Multi-stage boost converter. A 2-Stage/1-Stage boost converter DC-Link current is used to determine the difference between the 1st stage diode current and the 2nd stage inductor current. Each stage boost converter diode and inductor current is subordinate to the phase angle and duty cycle. The magnitude of the ripple current is variable according to phase angle and duty cycle. The analysis results are verified by variation of DC-Link current ripple using a 1kW typical 2-stage/1-stage boost converter.
The PV module of solar power systems requires maximum power point tracking (MPPT) technique because the power-voltage and current-voltage characteristics vary depending on the surrounding environment. In addition, the 120 Hz ripple voltage on the DC-Link is caused by the imbalance of the system voltage and current. The effect of this 120 Hz ripple voltage reduces the efficiency of the power generation system by increasing the output current distortion rate. Increasing the capacity of DC-Link can reduce the 120 Hz ripple voltage, but this method is inefficient in price and size. We propose a technique that detects 120 Hz ripple voltage and reduces the effect of ripple voltage without increasing the DC-Link capacity through a controller. The proposed technique was verified through simulations and experiments using a 1 kW single-phase solar power system. In addition, the proposed technique's feasibility was demonstrated by reducing the distortion rate of the output current.
This paper proposes a new method for the current ripple reduction of a three-phase interleaved bidirectional DC-DC converter. Usually, the three-phase interleaved bidirectional DC-DC converter is used for battery charging and discharging to reduce battery current ripple. In V2G application, a PWM AC-DC converter is used to connect the AC power grid and three-phase interleaved bidirectional DC-DC converter for battery charging and discharging. The magnitude of DC link voltage affects the battery current ripple magnitude. Therefore, the magnitude of the battery ripple current is analyzed with variations of battery and DC link voltages. The ripple current magnitude is found to be minimized by controlling the DC link voltage. Simulation and experimental results show the usefulness of the proposed method.
This paper presents a DC link voltage control method to reduce the ripple current and the switching loss in the sinusoidal current drive system for the wide-speed range PMSM. The DC link voltage of the three phase inverter in the sinusoidal current drive system is designed by the back-EMF voltage at maximum speed of the PMSM. In general, the drive systems have used the constant DC link voltage without reference to the motor speed. The current ripple causes hysteresis loss and makes noise. In addition, the switching loss on the inverter increases in proportion to the rise in the DC link voltage. In this paper, we propose the variable DC link voltage control method to reduce the current ripple in the PMSM drive system. We show reduction effect of the current repple and the switching loss through simulation results.
A photovoltaic power conditioning system (PV PCS) that contains single-phase dc/ac inverters tends to draw an ac ripple current at twice the output frequency. Such a ripple current perturbs the operating points of solar cells continuously and it may reduce the efficiency of the current based maximum power point tracking technique (CMPPT). In this paper, the ripple current generation in a dc link and boost inductor is analyzed using the ac equivalent circuit of a dc/dc boost converter. A new feed-forward ripple current compensation method to incorporate a current control loop into a dc/dc converter for ripple reduction is proposed. The proposed feed-forward compensation method is verified by simulation and experimental results. These results show a 41.8 % reduction in the peak-to peak ac ripple. In addition, the dc/ac inverter control system uses an automatic voltage regulation (AVR) function to mitigate the ac ripple voltage effect in the dc link. A 3kW PV PCS prototype has been built and its experimental results are given to verify the effectiveness of the proposed method.
대용량 3상 시스템 에어컨은 최근 들어 소비 전력 저감을 위해 인버터 회로를 포함하고 있다. 인버터 회로는 교류를 다이오드를 통해 정류하고 DC-link 전원부 콘덴서에 의해 평활된 직류를 사용한다. 이 때 평활에 사용되는 DC-link 전원부 콘덴서는 전압 리플, 전류 리플 조건을 만족하기 위해 전해 콘덴서가 일반적으로 사용된다. 콘덴서의 용량을 줄이게 되면 회로부의 크기 및 무게, 비용을 줄일 수 있게 된다. 본 논문에서는 최소점 추정 PPL(Phase Locked Loop) 위상 제어와 평균 전압 d축 전류제어 기법을 조합하여 입력 리플 전류를 약 90% 저감하는 알고리즘을 제안한다. 입력 리플 전류의 감소로 인해 DC-link 콘덴서의 전류 리플도 감소하므로 콘덴서의 용량을 줄일 수 있지만 전해 콘덴서의 경우 등가 직렬 저항(ESR : Equivalent Series Resistance)이 크기 때문에 발열로 인한 수명이 한계를 가진다. 본 논문에서는 전해 콘덴서 대신 DC-link 단에 전류 리플을 고려한 필름 콘덴서를 선정하는 방법을 제안한다. 필름 콘데서의 정전 용량 선정, 내압 선정, RMS(Root Mean Square) 전류 용량, RMS 전류 주파수 해석을 고려해 콘덴서의 용량을 선정할 경우 1680uF의 전해 콘덴서를 20uF로 용량을 낮추어 설계함으로써 전원부 콘덴서의 크기 및 무게, 비용을 줄였으며 전동기 구동을 통해 동작을 확인하였다.
In this paper, dc link ripple currents for three-phase ac/dc/ac PWM converters are analyzed in a frequency domain. The expression of the harmonic currents is developed by using switching functions and exponential Fourier series expansion. The dc link ripple currents with regard to power factor and modulation index are investigated. In addition, the effect of the displacement angle between the switching periods of line-side converters and load-side inverters on the do link ripple current is studied. The result of the do link current analysis is helpful in specifying the dc link capacitor size and its life time estimation.
전력전자학회 2001년도 Proceedings ICPE 01 2001 International Conference on Power Electronics
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pp.169-173
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2001
In this paper, dc link ripple currents for three-phase ac/dc/ac PWM converters are ana lysed in a frequency domain. The expression of the harmonic currents is developed by using switching functions and exponential Fourier series expansion. The dc link ripple currents with regard to power factor and modulation index are investigated. In addition, the effect of the displacement angle between the switching periods of line-side converters and load-side inverters on the dc link ripple current is studied. The result of the dc link current analysis is helpful in specifying the dc link capacitor size and its lifetime estimation.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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