In this paper, phase current ripples and torque ripples of six-phase PM synchronous motor controlled by interleaved PWM are analyzed. The cause of the increase of phase current ripple in the interleaved PWM was mathematically analyzed based on the mutual inductance of stator windings and effective voltage vector. Simulation and experiment verified that the DQ current ripple and torque ripple can be reduced by interleaved PWM control. The FFT analysis of torque waveform confirmed that the magnitude of harmonic torque corresponding to double the PWM frequency was reduced.
In this study, an inverter system connected to a grid through a paralleled LCL filter is proposed. The system consists of two inverters paralleled and operated with interleaved PWM for powering up and performance improvement. Two LCL filters have two separate filter inductors and one set of filter capacitor and grid inductor in common. The differential mode current circulates through two inverters and two filter inductors. The differential mode current is removed from the filter capacitor and the power grid. Accordingly, performance improvement can be achieved due to the reduced currents in the filter capacitor and the reduced harmonics into a grid. A single-phase prototype has been made and tested, and the proposal has been verified.
In this paper, a soft-switching scheme for the PWM interleaved buck converter(IBC) is newly proposed to obtain the advantages of both the conventional PWM interleaved buck and resonant converters such as ease of control, reduced switching losses and stresses, and low EMI. To obtain the soft-switching action, the proposed scheme employs an auxiliary circuit, which is added to the conventional interleaved buck converter and used to achieve soft-switching for both the main switches and the output diodes while not incurring any additional losses due to the auxiliary circuit itself. In this paper, the basic operations are discussed and design guidelines are presented. And through the experimental results, the usefulness of the proposed converter is verified.
본 논문에서는 DC-DC Converter에서의 고조파로 인한 전자기적 잡음을 줄이기 위해 Random PWM을 적용한 Interleaved Buck Converter(IBC) 시스템을 제안한다. PWM 직류전원장치에서 스위칭 방식을 사용하는 경우 스위칭 손실 및 EMI 문제가 발생하기 때문에 많은 고조파를 포함하고 있어 선간 전압의 왜곡 등을 유발한다. 따라서 이에 대한 해결방법으로 PRBS를 이용한 IBC를 최초로 제안한다. 이 방식의 회로 구조는 2개의 능동형 스위치를 가지며 180도의 위상차를 갖는 2개의 PWM 신호를 이용하여 회로를 제어한다. IBC는 1세트의 스위치를 추가하기 때문에, 비용 측면 등에서는 불리 할 수 있으나 전력분배, 출력전류 리플 감소, 빠른 회로 반응속도, 수동소자크기 감소의 이점을 가진다. 본연구의 타당성을 확인하기 위하여 PSIM 시뮬레이터를 이용하였고 Random PWM을 적용한 IBC 회로를 설계하여 기존의 PWM과 RPWM 방식만을 사용하는 Buck-converter 회로를 PSIM 시뮬레이터를 이용하여 결과를 확인하고 분석하였다.
This paper presents a new interleaved pulse-width modulation (PWM) boost-flyback converter to achieve power factor correction (PFC) and regulate DC bus voltage. The adopted boost-flyback converter has a high voltage conversion ratio to overcome the limit of conventional boost or buck-boost converter with narrow turn-off period. The proposed converter has wide turn-off period compared with a conventional boost converter. Thus, the higher output voltage can be achieved in the proposed converter. The interleaved PWM can further reduce the input and output ripple currents such that the sizes of inductor and capacitor are reduced. Since boundary conduction mode (BCM) is adopted to achieve power factor correction, power switches are turned on at zero current switching (ZCS) and switching losses are reduced. The circuit configuration, principle operation, system analysis, and design consideration of the proposed converter are presented in detail. Finally, experiments conducted on a laboratory prototype rated at 500W were presented to verify the effectiveness of the converter.
This work deals with a switching method for minimizing overcurrent in a three-phase interleaved bidirectional DC-DC converter with frequency modulation. Generally, a three-phase interleaved DC-DC converter is used to reduce a current ripple component. The combined operation of three-phase and two-phase converters can significantly reduce the ripple component. However, the conventional PWM method cannot solve severe overcurrent during phase transfer or frequency variation for power control. To overcome this problem, this work proposes a new PWM switching method. A 3 kW DC-DC power converter is designed and implemented, and the converter is operated in discontinuous current mode with varying switching frequencies for power control. Simulation and experimental results show the validity of the proposed switching method. The proposed switching method can be widely used in the field of current ripple reduction for three-phase interleaved bidirectional DC-DC converters.
A new DC/DC converter with zero voltage switching is proposed for applications with high input voltage and high load current. The proposed converter has two circuit modules that share load current and power rating. Interleaved pulse-width modulation (PWM) is adopted to generate switch control signals. Thus, ripple currents are reduced at the input and output sides. For high-voltage applications, each circuit module includes two half-bridge legs that are connected in series to reduce switch voltage rating to $V_{in}/2$. These legs are controlled with the use of asymmetric PWM. To reduce the current rating of rectifier diodes and share load current for high-load-current applications, two center-tapped rectifiers are adopted in each circuit module. The primary windings of two transformers are connected in series at the high voltage side to balance output inductor currents. Two series capacitors are adopted at the AC terminals of the two half-bridge legs to balance the two input capacitor voltages. The resonant behavior of the inductance and capacitance at the transition interval enable MOSFETs to be switched on under zero voltage switching. The circuit configuration, system characteristics, and design are discussed in detail. Experiments based on a laboratory prototype are conducted to verify the effectiveness of the proposed converter.
이 논문은 새로운 인터리브 방식 삼상 절연형 고효율 부스트 컨버터를 제안한다. 이 컨버터는 삼상 전력변환 방식을 채택하여 보다 큰 전력전송 능력을 갖으며 각 상의 rms 전류값이 작으므로 전도손실도 작다. 이에 더하여, 삼상 부스트 컨버터의 인터리브 동작으로 인하여 입력 전류 리플이 줄어들고, 실효 동작 주파수의 증가로 필터소자의 크기가 작아져서 높은 전력밀도를 갖는다. 부스트 컨버터 출력의 각 상 전류는 제안된 3 상 PWM 구동방식에 따라 전류 연속모드로 동작하여 3 상 변압기로 통합된다. 이 컨버터는 전도손실이 작아 96% 이상의 효율로 동작하며 능동클램프의 작용으로 스위칭 손실도 역시 작다. 제안된 컨버터와 PWM 구동방식을 분석 및 시뮬레이션 하고 하드웨어로 제작하였다. 제작된 시제품을 500 W 급으로 실험하여 모든 설계검증 및 해석을 실시하였다.
This paper presents the performance improvement of voltage-mode controlled interleaved synchronous buck converters. This is a voltage-mode controlled scheme, where the controllers do not need an external saw-tooth generator for PWM generation and the loop design is easier. The controller implementation requires only a single error amplifier and gives almost current mode control performance. The control scheme uses voltage feedback with two loops similar to current mode control: one for the slow outer loop and the other for the faster inner PWM control loop. To improve the performance of the converter system a coupled inductor is used. This coupled inductor reduces the magnetic size and also improves the converter's transient performance without increasing the steady-state current ripple. The effectiveness of the proposed control scheme is demonstrated through PSIM simulations.
An interleaved single-stage AC/DC converter with a boost converter and an asymmetrical half-bridge topology is presented to achieve power factor correction, zero voltage switching (ZVS) and load voltage regulation. Asymmetric pulse-width modulation (PWM) is adopted to achieve ZVS turn-on for all of the switches and to increase circuit efficiency. Two ZVS half-bridge converters with interleaved PWM are connected in parallel to reduce the ripple current at input and output sides, to control the output voltage at a desired value and to achieve load current sharing. A center-tapped rectifier is adopted at the secondary side of the transformers to achieve full-wave rectification. The boost converter is operated in discontinuous conduction mode (DCM) to automatically draw a sinusoidal line current from an AC source with a high power factor and a low current distortion. Finally, a 240W converter with the proposed topology has been implemented to verify the performance and feasibility of the proposed converter.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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