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A Bidirectional Isolated DC–DC Converter as a Core Circuit of the Next-Generation Medium-Voltage Power Conversion System / Shigenori Inoue in IEEE transactions on power electronics, Vol. 22 N°2 (Mars 2007) 

Public ISBD [article]  in IEEE transactions on power electronics > Vol. 22 N°2 (Mars 2007) . - 535-542 p. Titre : A Bidirectional Isolated DC–DC Converter as a Core Circuit of the Next-Generation Medium-Voltage Power Conversion System Titre original : Un convertisseur d'isolement bidirectionnel de DC-DC comme circuit de noyau du système de conversion de la deuxième génération de puissance de Milieu-Tension Type de document : texte imprimé Auteurs : Shigenori Inoue, Auteur ; Akagi, Hirofumi, Auteur Article en page(s) : 535-542 p. Note générale : Electronique Langues : Anglais (eng) Mots-clés : Bidirectionnel  isolated  dc-dc  converter  Medium  voltage  power  conversion  systems  Power  density  Wide-bande-gap  semiconductors  Convertisseur  dc-dc  d'isolement  par  Bidirectionnel  Systèmes  de  conversion  moyens  de  puissance  de  tension  Densité  de  puissance  Semi-conducteurs  de  Large-bande-espace Index. décimale : 621.31 Production,approvisionnement et contrôle de l'électricité.Machines et appareils électriques.Mesure électrique.Magnétisme et électrostatique appliquées Résumé : This paper describes a bidirectional isolated dc-dc converter considered as a core circuit of 3.3-kV/6.6-kV high-power-density power conversion systems in the next generation. The dc-dc converter is intended to use power switching devices based on silicon carbide (SiC) and/or gallium nitride, which will be available on the market in the near future. A 350-V, 10-kW and 20 kHz dc-dc converter is designed, constructed and tested. It consists of two single-phase full-bridge converters with the latest trench-gate insulated gate bipolar transistors and a 20-kHz transformer with a nano-crystalline soft-magnetic material core and litz wires. The transformer plays an essential role in achieving galvanic isolation between the two full-bridge converters. The overall efficiency from the dc-input to dc-output terminals is accurately measured to be as high as 97%, excluding gate drive and control circuit losses from the whole loss. Moreover, loss analysis is carried out to estimate effectiveness in using SiC-based power switching devices. Loss analysis clarifies that the use of SiC-based power devices may bring a significant reduction in conducting and switching losses to the dc-dc converter. As a result, the overall efficiency may reach 99% or higher. Cet article décrit un convertisseur C.C-C.C d'isolement bidirectionnel considéré comme circuit de noyau des systèmes de conversion de puissance de la haut-puissance-densité 3.3-kV/6.6-kV dans la prochaine génération. Le convertisseur C.C-C.C est prévu pour utiliser des dispositifs de commutation de puissance basés sur le carbure de silicium (SiC) et/ou la nitrure de gallium, qui seront disponibles sur le marché dans un avenir proche. Un 350-V, un 10-kW et un convertisseur de C.C-C.C de 20 kilohertz est conçu, construit et examiné. Il se compose de deux convertisseurs monophasés de plein-pont avec les transistors bipolaires de porte isolés la dernière parporte et un transformateur 20-kHz avec un noyau matériel doux-magnétique nano-cristallin et des fils de litz. Le transformateur joue un rôle essentiel en réalisant l'isolement galvanique entre les deux convertisseurs de plein-pont. L'efficacité globale des bornes de C.C-rendement de C.C-entrée est exactement mesurée pour être aussi haute que 97%, à l'exclusion des pertes de circuit d'entraînement de porte et de commande de la perte entière. D'ailleurs, l'analyse de perte est effectuée pour estimer l'efficacité en utilisant les dispositifs SiC-basés de commutation de puissance. L'analyse de perte clarifie que l'utilisation des dispositifs de puissance SiC-basés peut apporter une réduction significative des pertes de conduite et de changement au convertisseur C.C-C.C. En conséquence, l'efficacité globale peut atteindre 99% ou plus haut. DEWEY : 621 ISSN : 0885-8993 RAMEAU : Convertisseurs électriques-- Semiconducteurs En ligne : inoue@akg.ee.titech.ac.jp, akagi@ee.titech.ac.jp [article] A Bidirectional Isolated DC–DC Converter as a Core Circuit of the Next-Generation Medium-Voltage Power Conversion System = Un convertisseur d'isolement bidirectionnel de DC-DC comme circuit de noyau du système de conversion de la deuxième génération de puissance de Milieu-Tension [texte imprimé] / Shigenori Inoue, Auteur ; Akagi, Hirofumi, Auteur . - 535-542 p. Electronique Langues : Anglais (eng) in IEEE transactions on power electronics > Vol. 22 N°2 (Mars 2007) . - 535-542 p. Mots-clés : Bidirectionnel  isolated  dc-dc  converter  Medium  voltage  power  conversion  systems  Power  density  Wide-bande-gap  semiconductors  Convertisseur  dc-dc  d'isolement  par  Bidirectionnel  Systèmes  de  conversion  moyens  de  puissance  de  tension  Densité  de  puissance  Semi-conducteurs  de  Large-bande-espace Index. décimale : 621.31 Production,approvisionnement et contrôle de l'électricité.Machines et appareils électriques.Mesure électrique.Magnétisme et électrostatique appliquées Résumé : This paper describes a bidirectional isolated dc-dc converter considered as a core circuit of 3.3-kV/6.6-kV high-power-density power conversion systems in the next generation. The dc-dc converter is intended to use power switching devices based on silicon carbide (SiC) and/or gallium nitride, which will be available on the market in the near future. A 350-V, 10-kW and 20 kHz dc-dc converter is designed, constructed and tested. It consists of two single-phase full-bridge converters with the latest trench-gate insulated gate bipolar transistors and a 20-kHz transformer with a nano-crystalline soft-magnetic material core and litz wires. The transformer plays an essential role in achieving galvanic isolation between the two full-bridge converters. The overall efficiency from the dc-input to dc-output terminals is accurately measured to be as high as 97%, excluding gate drive and control circuit losses from the whole loss. Moreover, loss analysis is carried out to estimate effectiveness in using SiC-based power switching devices. Loss analysis clarifies that the use of SiC-based power devices may bring a significant reduction in conducting and switching losses to the dc-dc converter. As a result, the overall efficiency may reach 99% or higher. Cet article décrit un convertisseur C.C-C.C d'isolement bidirectionnel considéré comme circuit de noyau des systèmes de conversion de puissance de la haut-puissance-densité 3.3-kV/6.6-kV dans la prochaine génération. Le convertisseur C.C-C.C est prévu pour utiliser des dispositifs de commutation de puissance basés sur le carbure de silicium (SiC) et/ou la nitrure de gallium, qui seront disponibles sur le marché dans un avenir proche. Un 350-V, un 10-kW et un convertisseur de C.C-C.C de 20 kilohertz est conçu, construit et examiné. Il se compose de deux convertisseurs monophasés de plein-pont avec les transistors bipolaires de porte isolés la dernière parporte et un transformateur 20-kHz avec un noyau matériel doux-magnétique nano-cristallin et des fils de litz. Le transformateur joue un rôle essentiel en réalisant l'isolement galvanique entre les deux convertisseurs de plein-pont. L'efficacité globale des bornes de C.C-rendement de C.C-entrée est exactement mesurée pour être aussi haute que 97%, à l'exclusion des pertes de circuit d'entraînement de porte et de commande de la perte entière. D'ailleurs, l'analyse de perte est effectuée pour estimer l'efficacité en utilisant les dispositifs SiC-basés de commutation de puissance. L'analyse de perte clarifie que l'utilisation des dispositifs de puissance SiC-basés peut apporter une réduction significative des pertes de conduite et de changement au convertisseur C.C-C.C. En conséquence, l'efficacité globale peut atteindre 99% ou plus haut. DEWEY : 621 ISSN : 0885-8993 RAMEAU : Convertisseurs électriques-- Semiconducteurs En ligne : inoue@akg.ee.titech.ac.jp, akagi@ee.titech.ac.jp

Control Methods and Compensation Characteristics of a Series Active Filter for a Neutral Conductor / Shigenori Inoue in IEEE transactions on industrial electronics, Vol. 54 N°1 (Fevrier 2007) 

Public ISBD [article]  in IEEE transactions on industrial electronics > Vol. 54 N°1 (Fevrier 2007) . - 433-440 p. Titre : Control Methods and Compensation Characteristics of a Series Active Filter for a Neutral Conductor Titre original : Méthodes de Contrôle et Caractéristiques de Compensation d'un Filtre Actif de Série pour un Conducteur Neutre Type de document : texte imprimé Auteurs : Shigenori Inoue, Auteur ; Keiji Wada ; Toshihisa Shimizu, Auteur Article en page(s) : 433-440 p. Note générale : Génie Electrique Langues : Anglais (eng) Mots-clés : Harmonic  voltage  distortion  Neutral  conductor  Series  active  filter  Third  harmonic  Déformation  harmonique  de  tension  Conducteur  neutre  Filtre  actif  de  série  Troisième  harmonique Index. décimale : 621.38 Dispositifs électroniques. Tubes à électrons. Photocellules. Accélérateurs de particules. Tubes à rayons X Résumé : Due to the advance of information technologies, a large number of electronic products such as personal computers have been connected to power distribution systems in commercial buildings. Hence, voltage distortion on utility outlets and excessive neutral current on distribution lines have arisen and lead to a number of serious problems in the distribution system. Two control methods and the related compensation characteristics of a series active filter connected to the neutral conductor are presented in this paper. The distinct functions of the proposed active filter are the mitigation of the third-harmonic voltage and the neutral current in a three-phase four-wire distribution system in a building. The required power of the proposed active filter is less than 10% of that of the harmonic-producing loads. A control method of the dc capacitor voltage on the active filter circuit is also described. It is clarified through experiments that one of the two functions of the active filter can be realized selectively and the dc capacitor voltage of the active filter can be regulated to a desired value. En raison de l'avance des technologies de l'information, un grand nombre de produits électroniques tels que des PC ont été reliés aux systèmes de distribution d'énergie dans les bâtiments commerciaux. Par conséquent, la déformation de tension sur les sorties de service et le courant neutre excessif sur des lignes de distribution ont surgi et mènent à un certain nombre de problèmes sérieux dans le système de distribution. Deux méthodes de contrôle et les caractéristiques relatives de compensation d'un filtre actif de série se sont reliées au conducteur neutre sont présentées en cet article. Les fonctions distinctes du filtre actif proposé sont la réduction de la tension troisième-harmonique et le courant neutre dans un système à quatre fils triphasé de distribution dans un bâtiment. La puissance exigée du filtre actif proposé est moins de 10% de cela des charges harmonique-productrices. Une méthode de contrôle de la tension de condensateur de C.C sur le circuit actif de filtre est également décrite. On le clarifie par des expériences qu'une des deux fonctions du filtre actif peut être réalisée sélectivement et la tension de condensateur de C.C du filtre actif peut être réglée à une valeur désirée. DEWEY : 621 ISSN : 02780046 RAMEAU : Compensation En ligne : shimizu@eei.metro-u.ac.jp, kj-wada@center.tmu.ac.jp [article] Control Methods and Compensation Characteristics of a Series Active Filter for a Neutral Conductor = Méthodes de Contrôle et Caractéristiques de Compensation d'un Filtre Actif de Série pour un Conducteur Neutre [texte imprimé] / Shigenori Inoue, Auteur ; Keiji Wada ; Toshihisa Shimizu, Auteur . - 433-440 p. Génie Electrique Langues : Anglais (eng) in IEEE transactions on industrial electronics > Vol. 54 N°1 (Fevrier 2007) . - 433-440 p. Mots-clés : Harmonic  voltage  distortion  Neutral  conductor  Series  active  filter  Third  harmonic  Déformation  harmonique  de  tension  Conducteur  neutre  Filtre  actif  de  série  Troisième  harmonique Index. décimale : 621.38 Dispositifs électroniques. Tubes à électrons. Photocellules. Accélérateurs de particules. Tubes à rayons X Résumé : Due to the advance of information technologies, a large number of electronic products such as personal computers have been connected to power distribution systems in commercial buildings. Hence, voltage distortion on utility outlets and excessive neutral current on distribution lines have arisen and lead to a number of serious problems in the distribution system. Two control methods and the related compensation characteristics of a series active filter connected to the neutral conductor are presented in this paper. The distinct functions of the proposed active filter are the mitigation of the third-harmonic voltage and the neutral current in a three-phase four-wire distribution system in a building. The required power of the proposed active filter is less than 10% of that of the harmonic-producing loads. A control method of the dc capacitor voltage on the active filter circuit is also described. It is clarified through experiments that one of the two functions of the active filter can be realized selectively and the dc capacitor voltage of the active filter can be regulated to a desired value. En raison de l'avance des technologies de l'information, un grand nombre de produits électroniques tels que des PC ont été reliés aux systèmes de distribution d'énergie dans les bâtiments commerciaux. Par conséquent, la déformation de tension sur les sorties de service et le courant neutre excessif sur des lignes de distribution ont surgi et mènent à un certain nombre de problèmes sérieux dans le système de distribution. Deux méthodes de contrôle et les caractéristiques relatives de compensation d'un filtre actif de série se sont reliées au conducteur neutre sont présentées en cet article. Les fonctions distinctes du filtre actif proposé sont la réduction de la tension troisième-harmonique et le courant neutre dans un système à quatre fils triphasé de distribution dans un bâtiment. La puissance exigée du filtre actif proposé est moins de 10% de cela des charges harmonique-productrices. Une méthode de contrôle de la tension de condensateur de C.C sur le circuit actif de filtre est également décrite. On le clarifie par des expériences qu'une des deux fonctions du filtre actif peut être réalisée sélectivement et la tension de condensateur de C.C du filtre actif peut être réglée à une valeur désirée. DEWEY : 621 ISSN : 02780046 RAMEAU : Compensation En ligne : shimizu@eei.metro-u.ac.jp, kj-wada@center.tmu.ac.jp