In recent years ternary reversible logic has caught the attention of researchers because of its enormous potential in different fields, in particular quantum computing. It is desirable that any future reversible technology should be fault tolerant and have low power consumption; hence developing testing techniques in this area is of great importance. In this work we propose a design for an online testable ternary reversible circuit. The proposed design can implement almost all of the ternary logic operations and is also capable of testing the reversible ternary network in real time (online). The error detection unit is also constructed in a reversible manner, which results in an overall circuit which meets the requirements of reversible computing. We have also proposed an upgrade of the initial design to make the design more optimized. Several ternary benchmark circuits have been implemented using the proposed approaches. The number of gates required to implement the benchmarks for each approach have also been compared. To our knowledge this is the first such circuit in ternary with integrated online testability feature. / xii, 92 leaves : ill. ; 29 cm

In this thesis, the neutral point potential drift/fluctuation of the three-level neutral point clamped inverter is analyzed and a novel control algorithm, the two-parameter PWM method is proposed to confine the neutral point potential variation to a very small range. The two-parameter PWM method provides superior neutral point potential control performance even with small DC bus capacitors. The method is based on PWM pulse pattern modification and requires no additional hardware. Detailed analytical models of the neutral point current and potential as a function of the modulation parameters are established and the neutral point potential behavior is thoroughly investigated. Based on the study, the deficiency of the known methods is illustrated and the two-parameter PWM method is developed and its superior performance demonstrated. The performance of the two-parameter PWM method is verified by means of computer simulations utilizing both the per-PWM-cycle average model and the detailed model of the inverter. The results are supported by laboratory experiments involving both an R-L load and an induction motor drive.

Thesis (Ph. D.)--Carleton University, 2004. / Includes bibliographical references (p. 217-223). Also available in electronic format on the Internet.

Thesis (M. App. Sc.)--Carleton University, 2004. / Includes bibliographical references (p. 112-118). Also available in electronic format on the Internet.

Este trabalho apresenta uma nova topologia de conversor CA-CC trifásico de estágio único com elevado fator de potência baseado no conversor SEPIC MCD, contendo interruptores bidirecionais. Este se comporta como um seguidor da tensão mesmo em malha aberta (característica dos conversores SEPIC MCD), ou seja, emula uma resistência do ponto de vista da rede elétrica. Sendo assim, o esforço de controle é reduzido a apenas uma malha de controle, sendo esta para controlar a tensão de saída, como em um conversor CC-CC. Este conversor de estágio único tem elevada confiabilidade, uma vez que emprega quatro interruptores ativos, com o mesmo sinal de comando, e seis diodos de alta frequência para a conversão de corrente alternada para corrente contínua (CA-CC) com alto fator de potência e isolação em alta frequência. Como desvantagens, tem-se a restrição na escolha da relação de transformação, a qual implica em elevados valores de corrente no secundário para baixas tensões de saída. São apresentadas as etapas de operação, as formas de onda ideais, as equações que regem o funcionamento do conversor, os resultados de simulação numérica contrastados com os valores teóricos e resultados experimentais. As especificações aplicadas ao conversor são 127 V na tensão de entrada, 200 V na tensão de saída, 50 kHz da frequência de comutação e 1500 W de potência para a carga. O protótipo gerado a partir dessas especificações apresenta 0,9981 de fator de potência, 4,234% de taxa de distorção harmônica e um rendimento de 85,522% para condições nominais. Devido as suas características, considera-se uma boa opção para sistemas trifásicos de baixa potência, onde não se justifica um elevado custo. / This work presents a new three-phase high power factor single-stage AC-DC converter based on the DCM SEPIC topology, using bidirectional switches. This converter operates as a voltage follower even in open loop (SEPIC DCM converter characteristic), in other words, it emulates a resistance from the electric grid point of view. Therefore, the control effort is reduced to a single control loop to control the DC output voltage, like an output voltage control of a DC-DC converter. This single-stage converter has high reliability, since it employs four active switches with the same command signal and six high frequency diodes for AC-DC conversion with high power factor and high frequency isolation. A system disadvantage is related to the constraint in the choice of transformer turns, which leads to high current values in the secondary-side for lower output voltage specifications. Hereon are presented the operation modes, the ideal waveforms, the main equations of the converter, the numerical simulation results contrasting with the theoretical values and experimental results. Design specifications are 127 V input voltage, 200 V output voltage, 50 kHz switching frequency and 1500 W output power. The prototype is obtained by following the specifications and it shows 0.9981 of power factor, 4.234% of total harmonic distortion and 85.522% of efficiency for rated condition. This converter is considered a choice for low power three-phase systems with low cost realization.

Thesis (MTech(Electrical Engineering))--Cape Peninsula University of Technology, 2011 / In a situation, where there is a shortage of power generation or the power stations are operating with a very low reserve margin, as is typically the current position in South Africa, there is a need to operate distribution network at the highest possible efficiency by utilising network power loss reduction techniques. Such techniques are especially important when contingencies occur as they tend to increase loss, reduce efficiencies and cause power supplies to such networks to increase. This increase can cause the network or multiples of such networks to be load shed as the power stations do not have the reserve margins to meet this increased demand. The ideal situation would thus be to minimise network loss and in so doing decrease the amount of power needed and possibly avoid load shedding. Thus, there is a need to study efficiency, network loss reduction under contingency conditions and this is the focus of the research. Most large urban distribution networks are operated as ring main networks. Ring networks are considered to have less power loss. However, a major component in a ring network can cause the loss to substantially increase; resulting in power shortage in the network. There is an urgency to eliminate high network loss. An efficiency plan was developed for a large ring network that reduces the loss so that its input power can be decreased. In this way, the available power existing due to the contingency can be more evenly spread, and the number of ring main networks to be load shed could be reduced.

Este trabalho apresenta a análise de uma fonte de alimentação monofásica, de estágio único, baseada no conversor SEPIC isolado com interruptores no lado CA. O conversor SEPIC com interruptores no lado CA traz algumas vantagens em relação à topologia convencional, por haver um número menor de semicondutores no caminho da corrente em um período de comutação. Logo, espera-se um acréscimo no rendimento geral. A corrente de entrada é aproximadamente senoidal sem o uso de uma malha de controle de corrente, pelo fato de este conversor operar no Modo de condução descontínuo. Como desvantagens, destaca-se uma restrição na escolha da relação de transformação, a qual implica em valores máximos de corrente no secundário elevados quando o conversor opera como abaixador de tensão. A análise teórica, a metodologia de projeto e os resultados experimentais são apresentados para um conversor de 300W. O conversor foi projetado para uma tensão de entrada de 127V, uma tensão de saída de 200V e a frequência de comutação de 50kHz. / This work presents the analysis of a single-phase single-stage switched-mode power supply based on a SEPIC converter with AC-side switches. The SEPIC converter with AC-side switches has the benefit of having fewer semiconductors in conduction during a switching period when compared with the traditional topology. Thus, the overall efficiency is expected to increase. The input current is nearly sinusoidal without the use of a current loop control since the converter is operating in discontinuous conduction mode. A system disadvantage is related to the constraint in the choice of transformer turns, which leads to high current values in the secondary-side for lower output voltage specifications. The theoretical analysis, a design methodology and experimental results from a 300 W converter are presented. The converter was designed for a 127 V of input voltage, 200 V output voltage and switching frequency 50 kHz.

CAPES / Esta dissertação apresenta o desenvolvimento de um conversor elevador de tensão, com possibilidade de maior ganho que o conversor boost convencional, para aplicações em condições similares e de maior potência. Apresentam-se os principais conceitos envolvendo o conversor boost e duas de suas variações: o conversor boost de três níveis e o conversor boost intercalado com duas células conversoras. São detalhadas as formas construtivas, as etapas de funcionamento, o equacionamento e os principais pontos positivos de cada conversor, de modo a se verificar os possíveis empregos na construção de um protótipo que une as suas principais vantagens. Na apresentação deste conversor são abordadas as etapas de funcionamento, o equacionamento que rege o seu projeto, as simulações obtidas através de software (PSIM), um comparativo entre os modelos de conversor boost estudados e os resultados experimentais obtidos. / This paper presents the development of a boost converter with the possibility of higher gain than the conventional boost converter for applications under similar conditions and increased power. Presents the main concepts involving the boost converter and two variations: the boost converter of three levels and the boost converter interspersed with two converter cells. The breakdown mounting positions, the operating steps, the addressing and the main strengths of each converter in order to check for possible uses in the construction of a prototype joining their main advantages. In the presentation of this converter addresses the operating steps, the equation governing its design, the simulations obtained through software (PSIM), a comparison between the boost converter models studied and the experimental results.

Este trabalho apresenta a análise de uma fonte de alimentação monofásica, de estágio único, baseada no conversor SEPIC isolado com interruptores no lado CA. O conversor SEPIC com interruptores no lado CA traz algumas vantagens em relação à topologia convencional, por haver um número menor de semicondutores no caminho da corrente em um período de comutação. Logo, espera-se um acréscimo no rendimento geral. A corrente de entrada é aproximadamente senoidal sem o uso de uma malha de controle de corrente, pelo fato de este conversor operar no Modo de condução descontínuo. Como desvantagens, destaca-se uma restrição na escolha da relação de transformação, a qual implica em valores máximos de corrente no secundário elevados quando o conversor opera como abaixador de tensão. A análise teórica, a metodologia de projeto e os resultados experimentais são apresentados para um conversor de 300W. O conversor foi projetado para uma tensão de entrada de 127V, uma tensão de saída de 200V e a frequência de comutação de 50kHz. / This work presents the analysis of a single-phase single-stage switched-mode power supply based on a SEPIC converter with AC-side switches. The SEPIC converter with AC-side switches has the benefit of having fewer semiconductors in conduction during a switching period when compared with the traditional topology. Thus, the overall efficiency is expected to increase. The input current is nearly sinusoidal without the use of a current loop control since the converter is operating in discontinuous conduction mode. A system disadvantage is related to the constraint in the choice of transformer turns, which leads to high current values in the secondary-side for lower output voltage specifications. The theoretical analysis, a design methodology and experimental results from a 300 W converter are presented. The converter was designed for a 127 V of input voltage, 200 V output voltage and switching frequency 50 kHz.

CAPES / Esta dissertação apresenta o desenvolvimento de um conversor elevador de tensão, com possibilidade de maior ganho que o conversor boost convencional, para aplicações em condições similares e de maior potência. Apresentam-se os principais conceitos envolvendo o conversor boost e duas de suas variações: o conversor boost de três níveis e o conversor boost intercalado com duas células conversoras. São detalhadas as formas construtivas, as etapas de funcionamento, o equacionamento e os principais pontos positivos de cada conversor, de modo a se verificar os possíveis empregos na construção de um protótipo que une as suas principais vantagens. Na apresentação deste conversor são abordadas as etapas de funcionamento, o equacionamento que rege o seu projeto, as simulações obtidas através de software (PSIM), um comparativo entre os modelos de conversor boost estudados e os resultados experimentais obtidos. / This paper presents the development of a boost converter with the possibility of higher gain than the conventional boost converter for applications under similar conditions and increased power. Presents the main concepts involving the boost converter and two variations: the boost converter of three levels and the boost converter interspersed with two converter cells. The breakdown mounting positions, the operating steps, the addressing and the main strengths of each converter in order to check for possible uses in the construction of a prototype joining their main advantages. In the presentation of this converter addresses the operating steps, the equation governing its design, the simulations obtained through software (PSIM), a comparison between the boost converter models studied and the experimental results.