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Auteur Nussbaumer, Thomas
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Affiner la rechercheAcceleration-performance optimization for motors with large air gaps / Karutz, Philipp in IEEE transactions on industrial electronics, Vol. 57 N° 1 (Janvier 2010)
in IEEE transactions on industrial electronics > Vol. 57 N° 1 (Janvier 2010) . - pp. 52 - 60
Titre : Acceleration-performance optimization for motors with large air gaps Type de document : texte imprimé Auteurs : Karutz, Philipp, Auteur ; Nussbaumer, Thomas, Auteur ; Gruber, Wolfgang, Auteur Article en page(s) : pp. 52 - 60 Note générale : Génie électrique Langues : Anglais (eng) Mots-clés : Acceleration Large air gaps Magnetic levitation Permanent magnets Synchronous machines Yield optimization Index. décimale : 621.38 Dispositifs électroniques. Tubes à électrons. Photocellules. Accélérateurs de particules. Tubes à rayons X Résumé : This paper presents an optimization-procedure yielding for minimal acceleration times for different speed ranges using the example of a magnetically levitated slice motor with a large air gap. The optimization is based on a set of analytical equations together with selected 3-D finite element method simulations with the aim to optimize both the stator geometry and the number of drive turns. It is shown that the use of 3-D instead of 2-D simulation tools is obligatory for motors with large air gaps for achieving sufficient simulation accuracy. The relevant equations for the optimization are derived, and the accuracy of the proposed method is verified by measurements on a prototype system. DEWEY : 621.38 ISSN : 0278-0046 En ligne : http://ieeexplore.ieee.org/xpl/freeabs_all.jsp?arnumber=5156279 [article] Acceleration-performance optimization for motors with large air gaps [texte imprimé] / Karutz, Philipp, Auteur ; Nussbaumer, Thomas, Auteur ; Gruber, Wolfgang, Auteur . - pp. 52 - 60.
Génie électrique
Langues : Anglais (eng)
in IEEE transactions on industrial electronics > Vol. 57 N° 1 (Janvier 2010) . - pp. 52 - 60
Mots-clés : Acceleration Large air gaps Magnetic levitation Permanent magnets Synchronous machines Yield optimization Index. décimale : 621.38 Dispositifs électroniques. Tubes à électrons. Photocellules. Accélérateurs de particules. Tubes à rayons X Résumé : This paper presents an optimization-procedure yielding for minimal acceleration times for different speed ranges using the example of a magnetically levitated slice motor with a large air gap. The optimization is based on a set of analytical equations together with selected 3-D finite element method simulations with the aim to optimize both the stator geometry and the number of drive turns. It is shown that the use of 3-D instead of 2-D simulation tools is obligatory for motors with large air gaps for achieving sufficient simulation accuracy. The relevant equations for the optimization are derived, and the accuracy of the proposed method is verified by measurements on a prototype system. DEWEY : 621.38 ISSN : 0278-0046 En ligne : http://ieeexplore.ieee.org/xpl/freeabs_all.jsp?arnumber=5156279
in IEEE transactions on power electronics > Vol. 22 N°2 (Mars 2007) . - 551-562 p.
Titre : Comprehensive Design of a Three-Phase Three-Switch Buck-Type PWM Rectifier Titre original : Conception complète d'un type triphasé redresseur de mâle de trois commutateurs de PWM Type de document : texte imprimé Auteurs : Nussbaumer, Thomas, Auteur ; Baumann, Martina, Auteur ; Kolar, Johann W., Auteur Article en page(s) : 551-562 p. Note générale : Electronique Langues : Anglais (eng) Mots-clés : AC-DC conversion Insulated gate bipolar transistor (IGBT) Pulsewidth modulation (PWM) Conversion AC-DC Transistor bipolaire isolé de porte Modulation de largeur d'impulsion Index. décimale : 621.31 Production,approvisionnement et contrôle de l'électricité.Machines et appareils électriques.Mesure électrique.Magnétisme et électrostatique appliquées
Résumé : A three-phase three-switch buck-type pulsewidth modulation rectifier is designed for telecom applications in this paper. The rectifier features a constant 400-V output voltage and 5-kW output power at the three-phase 400-V mains. The principle of operation and the calculation of the relative on-times of the power transistors are described. Based on analytical relationships the stresses of the active and passive components are determined and the accuracy of the given calculations is verified by digital simulations. Exemplarily, a 5-kW power converter is then designed based on the analytical expressions and on switching loss measurements from a hardware prototype constructed with insulated gate bipolar transistor/diode power modules. The loss distribution of the components, the total efficiency, and the junction temperatures of the semiconductors are then evaluated in dependency on the operating point. Finally, the trade-off between the selected switching frequency and the admissible power range for the realized design is shown and a total efficiency of 95.0% is measured on the hardware prototype, where an excellent agreement with the theoretically evaluated efficiency is shown.
Un type triphasé redresseur de mâle de trois commutateurs de modulation de largeur d'impulsion est conçu pour des applications de telecom en cet article. Le redresseur comporte une tension du rendement 400-V et un 5-kW constants de puissance de sortie aux forces 400-V triphasées. Le principe de fonctionnement et le calcul du parent des périodes des transistors de puissance sont décrits. Basé sur des rapports analytiques les efforts des composants actifs et passifs sont déterminés et l'exactitude des calculs donnés est vérifiée par des simulations numériques. Exemplarily, un convertisseur de puissance 5-kW est alors conçu basé sur les expressions analytiques et sur des mesures de perte de commutation d'un prototype de matériel construit avec les modules bipolaires isolés de puissance de transistor/diode de porte. La distribution de perte des composants, toute l'efficacité, et les températures de jonction des semi-conducteurs sont alors évaluées dans la dépendance sur le point de fonctionnement. En conclusion, la différence entre la fréquence de changement choisie et la gamme admissible de puissance pour la conception réalisée est montrée et une efficacité totale de 95.0% est mesurée sur le prototype de matériel, où un excellent accord avec l'efficacité théoriquement évaluée est montré.DEWEY : 621 ISSN : 0885-8993 RAMEAU : Redresseurs à semiconducteurs-- Transistors bipolaires En ligne : nussbaumer@lem.ee.ethz.ch [article] Comprehensive Design of a Three-Phase Three-Switch Buck-Type PWM Rectifier = Conception complète d'un type triphasé redresseur de mâle de trois commutateurs de PWM [texte imprimé] / Nussbaumer, Thomas, Auteur ; Baumann, Martina, Auteur ; Kolar, Johann W., Auteur . - 551-562 p.
Electronique
Langues : Anglais (eng)
in IEEE transactions on power electronics > Vol. 22 N°2 (Mars 2007) . - 551-562 p.
Mots-clés : AC-DC conversion Insulated gate bipolar transistor (IGBT) Pulsewidth modulation (PWM) Conversion AC-DC Transistor bipolaire isolé de porte Modulation de largeur d'impulsion Index. décimale : 621.31 Production,approvisionnement et contrôle de l'électricité.Machines et appareils électriques.Mesure électrique.Magnétisme et électrostatique appliquées
Résumé : A three-phase three-switch buck-type pulsewidth modulation rectifier is designed for telecom applications in this paper. The rectifier features a constant 400-V output voltage and 5-kW output power at the three-phase 400-V mains. The principle of operation and the calculation of the relative on-times of the power transistors are described. Based on analytical relationships the stresses of the active and passive components are determined and the accuracy of the given calculations is verified by digital simulations. Exemplarily, a 5-kW power converter is then designed based on the analytical expressions and on switching loss measurements from a hardware prototype constructed with insulated gate bipolar transistor/diode power modules. The loss distribution of the components, the total efficiency, and the junction temperatures of the semiconductors are then evaluated in dependency on the operating point. Finally, the trade-off between the selected switching frequency and the admissible power range for the realized design is shown and a total efficiency of 95.0% is measured on the hardware prototype, where an excellent agreement with the theoretically evaluated efficiency is shown.
Un type triphasé redresseur de mâle de trois commutateurs de modulation de largeur d'impulsion est conçu pour des applications de telecom en cet article. Le redresseur comporte une tension du rendement 400-V et un 5-kW constants de puissance de sortie aux forces 400-V triphasées. Le principe de fonctionnement et le calcul du parent des périodes des transistors de puissance sont décrits. Basé sur des rapports analytiques les efforts des composants actifs et passifs sont déterminés et l'exactitude des calculs donnés est vérifiée par des simulations numériques. Exemplarily, un convertisseur de puissance 5-kW est alors conçu basé sur les expressions analytiques et sur des mesures de perte de commutation d'un prototype de matériel construit avec les modules bipolaires isolés de puissance de transistor/diode de porte. La distribution de perte des composants, toute l'efficacité, et les températures de jonction des semi-conducteurs sont alors évaluées dans la dépendance sur le point de fonctionnement. En conclusion, la différence entre la fréquence de changement choisie et la gamme admissible de puissance pour la conception réalisée est montrée et une efficacité totale de 95.0% est mesurée sur le prototype de matériel, où un excellent accord avec l'efficacité théoriquement évaluée est montré.DEWEY : 621 ISSN : 0885-8993 RAMEAU : Redresseurs à semiconducteurs-- Transistors bipolaires En ligne : nussbaumer@lem.ee.ethz.ch
in IEEE transactions on industrial electronics > Vol. 53 N° 5 (Octobre 2006) . - 1649-1661 p.
Titre : Differential Mode Input Filter Design for a Three-Phase Buck-Type PWM Rectifier Based on Modeling of the EMC Test Receiver Titre original : Conception Différentielle de Filtre d'Entrée de Mode pour un Mâle-Type Triphasé Redresseur de PWM Basé sur la Modélisation du Récepteur d'Essai d'EMC Type de document : texte imprimé Auteurs : Nussbaumer, Thomas, Auteur ; Heldwein, Marcelo Lobo, Auteur ; Kolar, Johann W. Article en page(s) : 1649-1661 p. Note générale : Génie Electrique Langues : Anglais (eng) Mots-clés : Electromagnetic compatibility Compatibilité électromagnétique Input filter design Conception de filtre d'entrée Pulsewidth modulation rectifier Redresseur de modulation de largeur d'impulsion Test receiver Examin de récepteur Index. décimale : 621 Ingénierie mécanique en général. Technologie nucléaire. Ingénierie électrique. Machinerie Résumé : For a three-phase buck-type pulsewidth modulation rectifier input stage of a high-power telecommunications power supply module, a differential-mode (DM) electromagnetic compatibility (EMC) filter is designed for compliance to CISPR 22 Class B in the frequency range of 150 kHz-30 MHz. The design is based on a harmonic analysis of the rectifier input current and a mathematical model of the measurement procedure including the line impedance stabilization network (LISN) and the test receiver. Guidelines for a successful filter design are given, and components for a 5-kW rectifier prototype are selected. Furthermore, formulas for the estimation of the quasi-peak detector output based on the LISN output voltage spectrum are provided. The damping of filter resonances is optimized for a given attenuation in order to facilitate a higher stability margin for system control. Furthermore, the dependence of the filter input and output impedances and the attenuation characteristic on the inner mains impedance are discussed. As experimentally verified by using a three-phase common-/Differential-Mode separator, this procedure allows accurate prediction of the converter DM conducted emission levels and therefore could be employed in the design process of the rectifier system to ensure compliance to relevant EMC standards.
Pour un type triphasé étape de mâle d'entrée de redresseur de modulation de largeur d'impulsion d'un module d'alimentation d'énergie de haute puissance de télécommunications, un filtre de la compatibilité électromagnétique du différentiel-mode (DM) (EMC) est conçu pour la conformité à la classe B de CISPR 22 dans la gamme de fréquence de 150 kHz-30 mégahertz. La conception est basée sur une analyse harmonique du courant entré par redresseur et un modèle mathématique du procédé de mesure comprenant la ligne le réseau de stabilisation d'impédance (LISN) et le récepteur d'essai. Des directives pour une conception réussie de filtre sont données, et des composants pour un prototype du redresseur 5-kW sont choisis. En outre, des formules pour l'évaluation du rendement de détecteur de quasi-crête basé sur le spectre de tension de rendement de LISN sont fournies. L'atténuation des résonances de filtre est optimisée pour une atténuation donnée afin de faciliter une marge plus élevée de stabilité pour la commande de système. En outre, la dépendance des impédances d'entrée et de rendement de filtre et l'atténuation caractéristique sur l'impédance intérieure de forces sont discutées. Comme expérimentalement vérifié en utilisant un séparateur triphasé de common-/Differential-Mode, ce procédé permet la prévision précise des niveaux d'émission conduits par DM de convertisseur et pourrait donc être utilisé dans le processus de conception du système de redresseur pour assurer la conformité aux normes appropriées d'EMC.DEWEY : 621 ISSN : 0278-0046 En ligne : kolar@lem.ee.ethz.ch [article] Differential Mode Input Filter Design for a Three-Phase Buck-Type PWM Rectifier Based on Modeling of the EMC Test Receiver = Conception Différentielle de Filtre d'Entrée de Mode pour un Mâle-Type Triphasé Redresseur de PWM Basé sur la Modélisation du Récepteur d'Essai d'EMC [texte imprimé] / Nussbaumer, Thomas, Auteur ; Heldwein, Marcelo Lobo, Auteur ; Kolar, Johann W. . - 1649-1661 p.
Génie Electrique
Langues : Anglais (eng)
in IEEE transactions on industrial electronics > Vol. 53 N° 5 (Octobre 2006) . - 1649-1661 p.
Mots-clés : Electromagnetic compatibility Compatibilité électromagnétique Input filter design Conception de filtre d'entrée Pulsewidth modulation rectifier Redresseur de modulation de largeur d'impulsion Test receiver Examin de récepteur Index. décimale : 621 Ingénierie mécanique en général. Technologie nucléaire. Ingénierie électrique. Machinerie Résumé : For a three-phase buck-type pulsewidth modulation rectifier input stage of a high-power telecommunications power supply module, a differential-mode (DM) electromagnetic compatibility (EMC) filter is designed for compliance to CISPR 22 Class B in the frequency range of 150 kHz-30 MHz. The design is based on a harmonic analysis of the rectifier input current and a mathematical model of the measurement procedure including the line impedance stabilization network (LISN) and the test receiver. Guidelines for a successful filter design are given, and components for a 5-kW rectifier prototype are selected. Furthermore, formulas for the estimation of the quasi-peak detector output based on the LISN output voltage spectrum are provided. The damping of filter resonances is optimized for a given attenuation in order to facilitate a higher stability margin for system control. Furthermore, the dependence of the filter input and output impedances and the attenuation characteristic on the inner mains impedance are discussed. As experimentally verified by using a three-phase common-/Differential-Mode separator, this procedure allows accurate prediction of the converter DM conducted emission levels and therefore could be employed in the design process of the rectifier system to ensure compliance to relevant EMC standards.
Pour un type triphasé étape de mâle d'entrée de redresseur de modulation de largeur d'impulsion d'un module d'alimentation d'énergie de haute puissance de télécommunications, un filtre de la compatibilité électromagnétique du différentiel-mode (DM) (EMC) est conçu pour la conformité à la classe B de CISPR 22 dans la gamme de fréquence de 150 kHz-30 mégahertz. La conception est basée sur une analyse harmonique du courant entré par redresseur et un modèle mathématique du procédé de mesure comprenant la ligne le réseau de stabilisation d'impédance (LISN) et le récepteur d'essai. Des directives pour une conception réussie de filtre sont données, et des composants pour un prototype du redresseur 5-kW sont choisis. En outre, des formules pour l'évaluation du rendement de détecteur de quasi-crête basé sur le spectre de tension de rendement de LISN sont fournies. L'atténuation des résonances de filtre est optimisée pour une atténuation donnée afin de faciliter une marge plus élevée de stabilité pour la commande de système. En outre, la dépendance des impédances d'entrée et de rendement de filtre et l'atténuation caractéristique sur l'impédance intérieure de forces sont discutées. Comme expérimentalement vérifié en utilisant un séparateur triphasé de common-/Differential-Mode, ce procédé permet la prévision précise des niveaux d'émission conduits par DM de convertisseur et pourrait donc être utilisé dans le processus de conception du système de redresseur pour assurer la conformité aux normes appropriées d'EMC.DEWEY : 621 ISSN : 0278-0046 En ligne : kolar@lem.ee.ethz.ch
in IEEE transactions on industrial electronics > Vol. 57 N° 3 (Mars 2010) . - pp. 1031 - 1040
Titre : Guideline for a simplified differential-mode EMI filter design Type de document : texte imprimé Auteurs : Raggl, Klaus, Auteur ; Nussbaumer, Thomas, Auteur ; Kolar, Johann W., Auteur Article en page(s) : pp. 1031 - 1040 Note générale : Génie électrique Langues : Anglais (eng) Mots-clés : Design guideline Electromagnetic compatibility Electromagnetic interference (EMI) Noise estimation Volume optimization Index. décimale : 621.38 Dispositifs électroniques. Tubes à électrons. Photocellules. Accélérateurs de particules. Tubes à rayons X Résumé : The design of electromagnetic interference (EMI) input filters, needed for switched power converters to fulfill the regulatory standards, is typically associated with high development effort. This paper presents a guideline for a simplified differential-mode (DM) filter design. First, a procedure to estimate the required filter attenuation based on the total input rms current using only a few equations is given. Second, a volume optimization of the needed DM filter based on the previously calculated filter attenuation and volumetric component parameters is introduced. It is shown that a minimal volume can be found for a certain optimal number of filter stages. The considerations are exemplified for two single-phase power factor correction converters operated in continuous and discontinuous conduction modes, respectively. Finally, EMI measurements done with a 300-W power converter prototype prove the proposed filter design method. DEWEY : 621.38 ISSN : 0278-0046 En ligne : http://ieeexplore.ieee.org/xpl/freeabs_all.jsp?arnumber=5196754 [article] Guideline for a simplified differential-mode EMI filter design [texte imprimé] / Raggl, Klaus, Auteur ; Nussbaumer, Thomas, Auteur ; Kolar, Johann W., Auteur . - pp. 1031 - 1040.
Génie électrique
Langues : Anglais (eng)
in IEEE transactions on industrial electronics > Vol. 57 N° 3 (Mars 2010) . - pp. 1031 - 1040
Mots-clés : Design guideline Electromagnetic compatibility Electromagnetic interference (EMI) Noise estimation Volume optimization Index. décimale : 621.38 Dispositifs électroniques. Tubes à électrons. Photocellules. Accélérateurs de particules. Tubes à rayons X Résumé : The design of electromagnetic interference (EMI) input filters, needed for switched power converters to fulfill the regulatory standards, is typically associated with high development effort. This paper presents a guideline for a simplified differential-mode (DM) filter design. First, a procedure to estimate the required filter attenuation based on the total input rms current using only a few equations is given. Second, a volume optimization of the needed DM filter based on the previously calculated filter attenuation and volumetric component parameters is introduced. It is shown that a minimal volume can be found for a certain optimal number of filter stages. The considerations are exemplified for two single-phase power factor correction converters operated in continuous and discontinuous conduction modes, respectively. Finally, EMI measurements done with a 300-W power converter prototype prove the proposed filter design method. DEWEY : 621.38 ISSN : 0278-0046 En ligne : http://ieeexplore.ieee.org/xpl/freeabs_all.jsp?arnumber=5196754
