Kim, Do-Hyun;Kim, Hyun-Woo;Park, Joung-Hu;Jeon, Hee-Jong
Journal of Power Electronics
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제15권6호
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pp.1468-1479
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2015
Renewable energy resources such as wind and photovoltaic power generation systems demand a high step-up DC-DC converters to convert the low voltage to commercial grid voltage. However, the high step-up converter using a transformer has limitations of high voltage stresses of switches and diodes when the transformer winding ratio increases. Accordingly, conventional studies have been applied to series-connect multioutput converters such as forward-flyback and switched-capacitor flyback to reduce the transformer winding ratio. This paper proposes new single-ended converter topologies of an isolation type and a non-isolation type to improve power efficiency, cost-effectiveness, and output ripple. The first proposal is an isolation-type charge-pump switched-capacitor flyback converter that includes an extreme-ratio isolation switched-capacitor cell with a chargepump circuit. It reduces the transformer winding number and the output ripple, and further improves power efficiency without any cost increase. The next proposal is a non-isolation charge-pump switched-capacitor-flyback tapped-inductor boost converter, which adds a charge-pump-connected flyback circuit to the conventional switched-capacitor boost converter to improve the power efficiency and to reduce the efficiency degradation from the input variation. In this paper, the operation principle of the proposed scheme is presented with the experimental results of the 100 W DC-DC converter for verification.
This paper presents a novel prototype of the utility AC power interfaced soft-switching sinewave pulse modulated inverter using the high-frequency flyback for the small scale distributed renewable energy power conditioner. The proposed cricuit with a high-frequency isolation link has a funtion of electrical isolation, which is more cost-effective and reliable for the small-scale distributed renwal energy utilization system from a safety point of riew. The discontinuous conduction mode(DCM) operation of the high-frequency flyback transformer is adopted to establish a simple and low-cost circuit configuration and control scheme. For the simplicity, the circuit operating principle is described on the basis of the modified conventional full bridge inverter, whitch is the typical conventional high-frequency full-bridge inverter employing the high requency flyback transformer to eanble the effictive function of the electrical isolation. Than, the new circuit topology of the unility-interfaced soft-switching sinewave pulse modulated inverter using IGBTs is proposed. The proposed cricuit topology is additionally composed of the auxiliary power regenerating snubber cricuits, which are also mathematically analyzed for the parameter desigen settings. Finally, the performance of the propose inverter is evaluated on the basis of computer-aid simulation. It is noted that the sinewave pulse modulated output current of the inverter is synchronous to the AC main voltage.
Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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제36권6호
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pp.844-849
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2012
양방향 컨버터는 신재생에너지를 이용하는 전력시스템, 무정전 전원 공급장치, 전기차 등 여러분야에서 사용되며, 양방향 절연 컨버터는 양방향 비절연 컨버터보다 높은 신뢰성을 갖지만 효율이 낮다는 단점이 있다. 본 논문에서는 개선된 효율을 가지는 절연된 양방향 Zeta-Flyback 컨버터를 제안한다. 이 컨버터는 양방향 Flyback 컨버터와 양방향 Zeta 컨버터의 중첩으로서 순방향 동작과 역방향 동작에서 전력 흐름이 변압기와 소자를 통해 수행되어 변압기 이용률이 증가하고, 출력 전압은 스위치의 일정 주파수 PWM의 듀티비에 의해 제어된다. 제안된 양방향 Zeta-Flyback 컨버터와 양방향 Flyback 컨버터를 비교하면 제안된 양방향 Zeta-Flyback 컨버터가 더 높은 효율을 갖으며 이를 시뮬레이션과 실험을 통하여 확인하였다.
This paper analyzed the power loss characteristics according to winding thickness and winding method of high frequency transformer. Power loss was analyzed by PExprt using FEM tool. The ferrite core model for analysis be used the EE10 type of TDK cop.. Transformer model objected flyback transformer type applied to flyback converter/inverter. Therefore, analysis results of loss were obtained from inner parameters of DC, AC resistance, leakage inductance, copper loss, core loss, and temperature etc.
A flyback type power converter circuit for switched reluctance motor drives is presented. In this converter circuit, the energy extracted from an off going phase is stored in an additional capacitor. The energy stored is used to either be returned to the source frequently or energize the conducting phase during the conduction interval through the transformer. The additional switch to pass the energy stored in the capacitor to the source or the conducting phase is switched under a relatively low voltage condition. Its switching frequency is relatively high so that the size of the transformer can be reduced. The design guideline for the capacitor and the transformer is described. The effectiveness of the presented converter circuit is compared to other circuits through the analysis and experiment.
This paper presents an improved single-stage ac-dc LED-drive flyback converter using the transformer-coupled lossless (TCL) snubber. The proposed converter is derived from the integration of a full-bridge diode rectifier and a conventional flyback converter with a simple TCL snubber. The TCL snubber circuit is composed of only two diodes, a capacitor, and a transformer-coupled auxiliary winding. The TCL snubber limits the surge voltage of the switch and regenerates the energy stored in the leakage inductance of the transformer. Also, the switch of the proposed converter is turned on at a minimum voltage using a formed resonant circuit. Thus, the proposed converter achieves high efficiency. The proposed converter utilizes only one general power factor correction (PFC) control IC as its controller and performs both PFC and output power regulation, simultaneously. Therefore, the proposed converter provides a simple structure and an economic implementation and achieves a high power factor without the need for any separate PFC circuit. In this paper, the operational principle of the proposed converter is explained in detail and the design guideline of the proposed converter is briefly shown. Experimental results for a 40-W prototype are shown to validate the performance of the proposed converter.
This paper aims to develop an SMPS topology for handling a high range of input voltages based on a DC-DC flyback converter circuit. For this purpose, 2 capacitors of the same specifications were serially connected on the input terminal side, with a flyback converter of the same circuit configuration serially connected to each of them, so as to achieve high input voltage and an effect of dividing input voltage. The serially connected flyback converters have the transformer turn ratio of 1:1, so that each coil is used for the winding of a single transformer, which is a characteristic of doubly-fed configuration and enables the correction of input capacitor voltage imbalance. In addition, a pulse transformer was designed and fabricated in a way that can achieve the isolation and noise robustness of the PWM output signal of the PWM controller that applies gate voltage to individual flyback converter switches. PSIM simulation was carried out to verify such a structure and confirm its feasibility, and a 100W class stack was fabricated and used to verify the feasibility of the proposed high voltage SMPS topology.
This paper presents an analysis of a leakage inductance for a toroidal type flyback transformer. The equation to calculate the leakage inductance is derived using the MMF diagram of the transformer. The analysis for the different types of the cores and winding structures is also provided using the FEM simulation. The winding structures minimizing the leakage inductance are finally discussed from the simulation and experimental results.
This paper presents a novel prototype of the utility-interfaced sinusoidal pulse width modulated (SPWM) inverter using the high-frequency flyback transformer fur the small-scale solar photo-voltaic power conditioner (1kW - 4kW). The proposed SPWM power conditioner circuit with a high-frequency link has a function of electrical isolation, which is vital fur solar photovoltaic power conditioner systems with the viewpoint of safety and convenience. The discontinuous conduction mode (DCM) operation of the flyback transformer is also maintained to simplify the topology of the inverter circuit and control scheme. First, the operating principle of the proposed circuit is described far the understanding of the circuit parameters establishment. Then, the digitally constructed SPWM control scheme is presented. The proposed circuit is verified by the computer simulation and the prototype experiment.
A single active capacitor snubber-assisted soft-switching sinewave pulse modulation utility-interactive power conditioner with a three-winding flyback high frequency transformer link and a bidirectional active power switch in its secondary side has been proposed. With the aid of the switched-capacitor quasi-resonant snubber cell, the high frequency switching devices in the primary side of the proposed DC-to-AC sinewave power inverter can be turned-off with ZVS commutation. In addition to this, the proposed power conditioner in the DCM can effectively take the advantages of ZCS turn-on commutation. Its output port is connected directly to the utility AC power source grid. At the end, the prototype of the proposed HF-UPC is built and tested in experiment. Its power conversion conditioning and processing circuit with a high frequency flyback transformer link is verified and the output sinewave current is qualified in accordance with the power quality guidelines of the utility AC interactive power systems.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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