In a grid-connected photovoltaic (PV) system, the traditional Z-source inverter uses a low frequency transformer to ensure galvanic isolation between the grid and the PV system. In order to combine the advantages of both Z-source inverters and transformerless PV inverters, this paper presents a modified single-phase transformerless Z-source PV grid-connected inverter and a corresponding PWM strategy to eliminate the ground leakage current. By utilizing two reversed-biased diodes, the path for the leakage current is blocked during the shoot-through state. Meanwhile, by turning off an additional switch, the PV array is decoupled from the grid during the freewheeling state. In this paper, the operation principle, PWM strategy and common-mode (CM) characteristic of the modified transformerless Z-source inverter are illustrated. Furthermore, the influence of the junction capacitances of the power switches is analyzed in detail. The total losses of the main electrical components are evaluated and compared. Finally, a theoretical analysis is presented and corroborated by experimental results from a 1-kW laboratory prototype.
A wide-voltage-conversion range bidirectional DC-DC converter is proposed in this paper. The topology is comprised of one typical LC energy storage component and a special common grounded asymmetric H-bridge with four active power switches/anti-parallel diodes. The narrow output PWM voltage is generated from the voltage difference between two normal (wider) output PWM voltages from the asymmetric H-bridge with duty cycles close to 0.5. The equivalent switching frequency of the output PWM voltage is double the actual switching frequency, and a wide step-down/step-up ratio range is achieved. A 300W prototype has been constructed to validate the feasibility and effectiveness of the proposed bidirectional converter between the variable low voltage side (24V~48V) and the constant high voltage side (200V). The slave active power switches allow ZVS turn-on and turn-off without requiring any extra hardware. The maximum conversion efficiency is 94.7% in the step-down mode and 93.5% in the step-up mode. Therefore, the proposed bidirectional topology with a common ground is suitable for energy storage systems such as renewable power generation systems and electric vehicles with a hybrid energy source.
Korean Journal of Air-Conditioning and Refrigeration Engineering
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v.18
no.2
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pp.158-162
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2006
Micro gas turbine (MGT) has received attention recently as a small-scale distributed power source. Due to many advantages such as their small size, low maintenance cost and minimal vibrations during operation, they are expected to become widespread in a wide range of applications. The exhaust heat emitted by the MGT is in the form of an exhaust gas that is about $270^{\circ}C$ which is an extremely clean gas. Korea Gas Corporation (KOGAS) has researched performance characteristics of a cogeneration system combining 28kW class MGT and 13 USRT class absorption hot and chilled water generator in the local condition. The present results of this study can be summarized as follows: (1) in heating mode, the total efficiency of cogen. system is about $65\%$ and heating capacity is 33kW at 25kW MGP power (2) in cooling mode, COP is about 0.6 at 22kW MGT power.
Unified power flow controller (UPFC) is the most reliable device in the FACTS concept. It has the ability to adjust all three control parameters effective in power flow and voltage stability. In this paper, a linearized model of a power system installed with a UPFC has been presented. UPFC has four control loops that by adding an extra signal to one of them, increases dynamic stability and load angle oscillations are damped. In this paper, after open loop eigenvalue (electro mechanical mode) calculations, state-space equations have been used to design damping controller and it has been considered to influence active and reactive power flow durations as the input of damping controller, in addition to the common speed duration of synchronous generators as input damper signal. To increase stability, further Lead-Lag and LQR controllers, a novel on-line adaptive controller has been used analytically to identify power system parameters. Closed-loop calculations of the electro mechanical mode verify the improvement of system pole placement after controller designing. Suitable operation of adaptive controller to decrease rotor speed oscillations against input mechanical torque disturbances is confirmed by the simulation results.
Journal of the Korean Institute of Illuminating and Electrical Installation Engineers
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v.17
no.1
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pp.1-9
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2003
In this paper, prototype of high-power-factor single-stage electronic ballast for fluorescent lamp is designed and implemented. A new low cost single stage high power factor electronic ballast for fluorescent lamps is based on integration of two-boost converter and LC type high frequency resonant inverter. The proposed ballast is combined by simple construction, because full bridge rectifier diode is eliminated and simple control circuit is applied. Boost converter operate in the voltage of positive and negative half cycle respectively at line frequency (60㎐), operation in discontinuous conduction mode performs high power factor. The experimental results show the good performance as PF 0.99, THD 15.4%, and CF 1.65 at output 63.5〔W〕.
Silicon Carbide (SiC) MOSFET belongs to the family of wide-band gap devices with inherit property of low switching and conduction losses. The stable operation of SiC MOSFET at higher operating temperatures has invoked the interest of researchers in terms of its application to high power density (HPD) power converters. This paper presents a performance study of SiC MOSFET based two-phase interleaved boost converter (IBC) for regulation of avionics bus voltage in more electric aircraft (MEA). A 450W HPD, IBC has been developed for study, which delivers 28V output voltage when supplied by 24V battery. A gate driver design for SiC MOSFET is presented which ensures the operation of converter at 250kHz switching frequency, reduces the miller current and gate signal ringing. The peak current mode control (PCMC) has been employed for load voltage regulation. The efficiency of SiC MOSFET based IBC converter is compared against Si counterpart. Experimentally obtained efficiency results are presented to show that SiC MOSFET is the device of choice under a heavy load and high switching frequency operation.
A prototype long pulse ion source was developed, and the beam extraction experiments of the ion source were carried out at the Neutral Beam Test Stand (NBTS) of the Korea Superconducting Tokamak Advanced Research (KSTAR). The ion source consists of a magnetic bucket plasma generator, with multi-pole cusp fields, and a set of tetrode accelerators with circular apertures. Design requirements for the ion source were a 120kV/65A deuterium beam and a 300 s pulse length. Arc discharges of the plasma generator were controlled by using the emission-limited mode, in turn controlled by the applied heating voltage of the cathode filaments. Stable and efficient arc plasmas with a maximum arc power of 100 kW were produced using the constant power mode operation of an arc power supply. A maximum ion density of $8.3{\times}10^{11}\;cm^{-3}$ was obtained by using electrostatic probes, and an optimum arc efficiency of 0.46 A/kW was estimated. The accelerating and decelerating voltages were applied repeatedly, using the re-triggering mode operation of the high voltage switches during a beam pulse, when beam disruptions occurred. The decelerating voltage was always applied prior to the accelerating voltage, to suppress effectively the back-streaming electrons produced at the time of an initial beam formation, by the pre-programmed fast-switch control system. A maximum beam power of 0.9 MW (i.e. $70\;kV{\times}12.5\;A$) with hydrogen was measured for a pulse duration of 0.8 s. Optimum beam perveance, deduced from the ratio of the gradient grid current to the total beam current, was $0.7\;{\mu}perv$. Stable beams for a long pulse duration of $5{\sim}10\;s$ were tested at low accelerating voltages.
Under the hostile influence of the extreme space environmental conditions due to the deep space and direct solar flux, the thermal control in space applications is especially of major importance. There are tight temperature range restrictions for electro-optical elements while on the other hand there are low power consumption requirements due to the limited energy sources on the spacecraft. So, we usually have strong requirement of thermal and power control module in space applications. In this paper, the design concept of a thermal and power control module in the MSC(Multi-Spectral Camera) system which will be a payload on KOMPSATII is described in terms of H/W & S/W. This thermal and power control module, called THTM(Thermal and Telemetry Module) in MSC, resides inside the PMU(Payload Management Unit) which is responsible for the proper management of the MSC payload for controlling and monitoring the temperature insides the EOS(Electro-Optic System) and gathering all the analog telemetry from all the MSC sub-units, etc. Particularly, the designed heater controller has the special mode of "duty cycle" in addition to normal closed loop control mode as usual. THTM controls heaters in open loop according to on/off set time designed through analysis in duty cycle mode in case of all thermistor failure whereas it controls heaters by comparing the thermistor value to temperature based on closed loop in normal mode. And a designed THTM provides a checking and protection method against the failure in thermal control command using the test pulse in command itself.
The optimal minimum ECCD power is evaluated numerically for completely suppressing the 3/2 and 2/1 NTMs in the CFETR hybrid scenario. For two typical frequencies of ECCD sources launching from two upper launcher (UL) ports, fec = 210 GHz and 240 GHz with O1-mode, UL1: (Ri, Zi) = (8.47, 5.7) m and UL2: (Ri, Zi) = (8.2, 4.5) m, higher frequency of ECCD source launching from the UL2 port is better than that low frequency counterpart from the UL1 port. Using 240 GHz ECCD source launching from the UL2 port, the minimum power required to fully suppress the two NTMs with precise ECCD alignment is 12.4 MW and 16.7 MW, respectively. When good alignment cannot be achieved, the results suggest that the misalignment should not exceed 0.02α, preferably 0.015α, corresponding to 4.4 cm and 3.3 cm. Considering engineering difficulty of high-frequency gyrotron sources, the optimal minimum ECCD power with the 210 GHz source launching from the UL2 port is 17.9 MW and 20.6 MW for completely suppressing the 3/2 and 2/1 NTMs, respectively. In view of this, it is a good choice to select the 210 GHz ECCD source launching from the UL2 port in the short and medium term.
Proceedings of the Korean Institute of Information and Commucation Sciences Conference
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2012.10a
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pp.838-841
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2012
To avoid the damage to circuit and performance degradation by temperature changes, temperature sensing circuit applicable to the IC is proposed in this paper. Temperature sensing is executed by PTAT circuit and power saving mode is activated by internal switch if internal temperature is in high. Also, characteristics of current matching are increased by using current mirror and cascode circuits. From the simulation results, this circuit is operating in action mode if input signal is in low. But it immediately goes into power saving mode if output signal is in high. It shows the output voltage of 1V at $75^{\circ}C$ and 1.75V at $125^{\circ}C$ in action mode and near 0 V(0V~ 7uV) in power saving mode.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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