Analytical and Normalized Equations to Implement the Optimized Triple Phase-Shift Modulation Strategy for DAB Converters

A fully normalized algorithm to implement the optimal triple-phase-shift (TPS) modulation strategy of the dual active bridge (DAB) converter is proposed in this article. The algorithm evaluates three simple expressions that fit the optimal solutions obtained in recent works, which allows the algorithm to be implemented in real-time and valid for the whole operating range. As a result, the converter operates under zero voltage switching (ZVS) conditions and minimizes conduction losses. In addition, the algorithm considers the minimum current required to guarantee the ZVS condition that faces the undesired dead-band of switching devices effect. The proposal achieves a soft transition between any operation region and a fast closedloop response with no stability concern, presenting robustness under leakage inductance deviation. Finally, the algorithm presented in this article is verified with a 4-kW experimental prototype. Experimental results show that the algorithm proposed can be evaluated with less than 2.8 µs and allows soft transition between any operation region to be achieved. Besides, fast closedloop changes of 750 µs through all the operating ranges, keeping minimum rms current under ZVS, are shownPeer ReviewedPostprint (published version

Analytical dead-band compensation for ZCS modulation applied to hybrid Si-SiC dual active bridge

© 2020 IEEE. Personal use of this material is permitted. Permission from IEEE must be obtained for all other uses, in any current or future media, including reprinting/republishing this material for advertising or promotional purposes, creating new collective works, for resale or redistribution to servers or lists, or reuse of any copyrighted component of this work in other worksThis paper proposes a triangular modulation with zero current switching (ZCS) for a hybrid Si-SiC isolated bidirectional DC-DC converter (IBDC). Three of the four legs in the IBDC operate at ZCS and use Si IGBTs, while the fourth operates at zero voltage switching (ZVS) and uses SiC MOSFET. In that case, the turn-off switching losses are concentrated regardless of the direction of the power. The main contribution of this paper resides in the proposed dead-band compensation mechanism. This dead-band compensation is crucial when addressing ZCS modulation and improves the overall efficiency of the full operating range. As a co-benefit, the proposed mix of semiconductor technologies can result in an effective cost reduction compared with a full SiC IBDC. The paper contains a detailed explanation of the implemented modulation applied to an IBDC. The paper contributes to deploy a theoretical implementation where the effect of parasitic capacitance on semiconductors during the dead-band is analytically considered. The presented method results are validated on a laboratory set-up using a 20 kW - 40 kHz hybrid Si-SiC IBDC.Postprint (author's final draft

Switched reluctance motor controller for light electric vehicles

Nowadays, switched reluctance motor drives are one of the most promising alternatives for the elimination of permanent magnets in the electric traction systems, due to their well-known advantages such as simple and rugged construction, high efficiency, speed torque characteristic well adapted to traction needs and despite their drawbacks high torque ripple and high acoustic noise. Unfortunately, nowadays, the lack of commercial controllers intended for switched reluctance motors slows down its use as power traction unit. This paper tries to overcome this barrier proposing a specific controller, understood as the assembly of electronic power converter and control unit, for electric light vehicles. First, the specifications of the controller will be exposed then a comprehensive description of the architecture of the controller and details about the choice of its components will be given. Finally, experimental results will be shown in order to demonstrate its suitability as a SRM controller for light electric vehiclesPostprint (author's final draft

Design, control and testing of a modular multilevel converter with a single cell per arm in grid-forming and grid-following operations for scaled-down experimental platforms

Modular multilevel converters (MMC) can be used in several applications, especially (but not only) in high-voltage direct current (HVDC) and STATCOM. In order to develop experimental scaled-down test benches for lab validation, several projects have developed MMCs with a limited number of cells, but they need to use pulse width modulation (PWM) techniques to achieve acceptable power quality (because nearest level modulation (NLM), common in HVDC applications with hundreds of levels, cannot achieve sufficient power quality unless the number of cells is high enough). The present paper proposes a new concept which is based on designing arms with a single cell. This allows to have the simplest possible converter that maintains the structure of an MMC. While all the inner controllers of large-scale HVDC MMCs are included, the only remarkable difference is that PWM is used and NLM cannot be implemented. As this is also a limitation for other low voltage MMC, the proposed concept is suggested for scaled-down low voltage applications. The paper includes the design and construction of the converter, the definition and implementation of the converter controllers, and the converter testing, with detailed dynamic simulations and an experimental setup.Peer ReviewedPostprint (published version

Emulador fotovoltaic amb interficíe HMI basada en PC pel testeig d’inversors connectats a xarxa

Actualment, és de vital importància el desenvolupament de les energies renovables i no només és qüestió de les fonts d’energia sinó també dels equips que permeten integrar aquestes energies renovables a la xarxa; podent així, disminuir la dependència de les energies convencionals que provenen de combustibles fòssils o energia nuclear. Aquest projecte es centra en l’energia solar fotovoltaica, la qual ha experimentat un gran desenvolupament durant els últims anys. La necessitat de tenir eines per dissenyar millors algorismes de control MPPT, d’unificar la determinació dels rendiments dels equips connectats als panells i l’elevat cost d’aquests ha fet que siguin necessaris equips capaços d’emular panells fotovoltaics els quals, tenen l’avantatge de no dependre de les condicions climatològiques. Per tant, aquest projecte tracta sobre la realització d’un emulador solar fotovoltaic basat en un rectificador de díodes més un reductor CC/CC amb estructura full bridge seguit d’un filtre LCL a la sortida, així com el disseny i el desenvolupament d’una interfície gràfica que permet interactuar entre l’usuari i la màquina, complint amb els criteris de l’Estàndard Europeu vigent EN50530 [1]. Els equips utilitzats són un rectificador de díodes trifàsic i una plataforma VSC de 10 kVA format per 3 branques d’IGBTs, del qual només s’utilitzen 2 branques com a convertidor CC/CC i un filtre LCL. El convertidor CC/CC es governa mitjançant una placa de control a través d’un DSP, el qual ha estat programat en codi C amb el software Code Composer 5. Primerament, s’ha fet un estudi de mercat analitzant quines són les especificacions dels emuladors solars existents i quines són les del projecte en qüestió, fixant les característiques del filtre LCL. Seguidament, s’ha analitzat el comportament de l’equip mitjançant simulacions en MATALAB-Simulink analitzant la planta en llaç obert i amb l’algorisme de control necessari per tal de que actuï com emulador de panells fotovoltaics i radiació solar. Després, s’han fet els mateixos passos en el hardware real de potència i de drivers. També s’ha desenvolupat la HMI en Visual C++ la qual es comunica per USB amb la plataforma experimental. Finalment, s’ha realitzat el disseny de dues plaques: una serveix d’adaptació entre la placa VSC i la placa de control més l’adaptació de la comunicació sèrie SCI a USB; l’altra és on s’implementa el filtre LCL de sortida del convertidor i la sonda de corrent de la segona bobina la qual, a diferència de la resta de sondes necessàries, no està disponible a l’equip VSC. Per acabar es fa un anàlisi econòmic i mediambiental del prototipus implementat

Emulador fotovoltaic amb interficíe HMI basada en PC pel testeig d’inversors connectats a xarxa

Actualment, és de vital importància el desenvolupament de les energies renovables i no només és qüestió de les fonts d’energia sinó també dels equips que permeten integrar aquestes energies renovables a la xarxa; podent així, disminuir la dependència de les energies convencionals que provenen de combustibles fòssils o energia nuclear. Aquest projecte es centra en l’energia solar fotovoltaica, la qual ha experimentat un gran desenvolupament durant els últims anys. La necessitat de tenir eines per dissenyar millors algorismes de control MPPT, d’unificar la determinació dels rendiments dels equips connectats als panells i l’elevat cost d’aquests ha fet que siguin necessaris equips capaços d’emular panells fotovoltaics els quals, tenen l’avantatge de no dependre de les condicions climatològiques. Per tant, aquest projecte tracta sobre la realització d’un emulador solar fotovoltaic basat en un rectificador de díodes més un reductor CC/CC amb estructura full bridge seguit d’un filtre LCL a la sortida, així com el disseny i el desenvolupament d’una interfície gràfica que permet interactuar entre l’usuari i la màquina, complint amb els criteris de l’Estàndard Europeu vigent EN50530 [1]. Els equips utilitzats són un rectificador de díodes trifàsic i una plataforma VSC de 10 kVA format per 3 branques d’IGBTs, del qual només s’utilitzen 2 branques com a convertidor CC/CC i un filtre LCL. El convertidor CC/CC es governa mitjançant una placa de control a través d’un DSP, el qual ha estat programat en codi C amb el software Code Composer 5. Primerament, s’ha fet un estudi de mercat analitzant quines són les especificacions dels emuladors solars existents i quines són les del projecte en qüestió, fixant les característiques del filtre LCL. Seguidament, s’ha analitzat el comportament de l’equip mitjançant simulacions en MATALAB-Simulink analitzant la planta en llaç obert i amb l’algorisme de control necessari per tal de que actuï com emulador de panells fotovoltaics i radiació solar. Després, s’han fet els mateixos passos en el hardware real de potència i de drivers. També s’ha desenvolupat la HMI en Visual C++ la qual es comunica per USB amb la plataforma experimental. Finalment, s’ha realitzat el disseny de dues plaques: una serveix d’adaptació entre la placa VSC i la placa de control més l’adaptació de la comunicació sèrie SCI a USB; l’altra és on s’implementa el filtre LCL de sortida del convertidor i la sonda de corrent de la segona bobina la qual, a diferència de la resta de sondes necessàries, no està disponible a l’equip VSC. Per acabar es fa un anàlisi econòmic i mediambiental del prototipus implementat

Emulador fotovoltaic amb interficíe HMI basada en PC pel testeig d’inversors connectats a xarxa

Actualment, és de vital importància el desenvolupament de les energies renovables i no només és qüestió de les fonts d’energia sinó també dels equips que permeten integrar aquestes energies renovables a la xarxa; podent així, disminuir la dependència de les energies convencionals que provenen de combustibles fòssils o energia nuclear. Aquest projecte es centra en l’energia solar fotovoltaica, la qual ha experimentat un gran desenvolupament durant els últims anys. La necessitat de tenir eines per dissenyar millors algorismes de control MPPT, d’unificar la determinació dels rendiments dels equips connectats als panells i l’elevat cost d’aquests ha fet que siguin necessaris equips capaços d’emular panells fotovoltaics els quals, tenen l’avantatge de no dependre de les condicions climatològiques. Per tant, aquest projecte tracta sobre la realització d’un emulador solar fotovoltaic basat en un rectificador de díodes més un reductor CC/CC amb estructura full bridge seguit d’un filtre LCL a la sortida, així com el disseny i el desenvolupament d’una interfície gràfica que permet interactuar entre l’usuari i la màquina, complint amb els criteris de l’Estàndard Europeu vigent EN50530 [1]. Els equips utilitzats són un rectificador de díodes trifàsic i una plataforma VSC de 10 kVA format per 3 branques d’IGBTs, del qual només s’utilitzen 2 branques com a convertidor CC/CC i un filtre LCL. El convertidor CC/CC es governa mitjançant una placa de control a través d’un DSP, el qual ha estat programat en codi C amb el software Code Composer 5. Primerament, s’ha fet un estudi de mercat analitzant quines són les especificacions dels emuladors solars existents i quines són les del projecte en qüestió, fixant les característiques del filtre LCL. Seguidament, s’ha analitzat el comportament de l’equip mitjançant simulacions en MATALAB-Simulink analitzant la planta en llaç obert i amb l’algorisme de control necessari per tal de que actuï com emulador de panells fotovoltaics i radiació solar. Després, s’han fet els mateixos passos en el hardware real de potència i de drivers. També s’ha desenvolupat la HMI en Visual C++ la qual es comunica per USB amb la plataforma experimental. Finalment, s’ha realitzat el disseny de dues plaques: una serveix d’adaptació entre la placa VSC i la placa de control més l’adaptació de la comunicació sèrie SCI a USB; l’altra és on s’implementa el filtre LCL de sortida del convertidor i la sonda de corrent de la segona bobina la qual, a diferència de la resta de sondes necessàries, no està disponible a l’equip VSC. Per acabar es fa un anàlisi econòmic i mediambiental del prototipus implementat

Impact absorbing surfaces for children's playgrounds

SIGLEAvailable from British Library Document Supply Centre-DSC:q97/16307 / BLDSC - British Library Document Supply CentreGBUnited Kingdo

-

Data include the voltage and current at the transformer terminals, also the measured current losses from applying various switching strategies. This data serves to reproduce Figure 18 and 19 in the paper.

Switched reluctance motor controller for light electric vehicles

Nowadays, switched reluctance motor drives are one of the most promising alternatives for the elimination of permanent magnets in the electric traction systems, due to their well-known advantages such as simple and rugged construction, high efficiency, speed torque characteristic well adapted to traction needs and despite their drawbacks high torque ripple and high acoustic noise. Unfortunately, nowadays, the lack of commercial controllers intended for switched reluctance motors slows down its use as power traction unit. This paper tries to overcome this barrier proposing a specific controller, understood as the assembly of electronic power converter and control unit, for electric light vehicles. First, the specifications of the controller will be exposed then a comprehensive description of the architecture of the controller and details about the choice of its components will be given. Finally, experimental results will be shown in order to demonstrate its suitability as a SRM controller for light electric vehicle