Yıl 2019, Cilt 7 , Sayı 3, Sayfalar 1130 - 1139 2019-07-31

A Comparative Simulations on the Electromagnetic and Mechanical Effects of the Various Inductor Core Forms for DC-DC Converter Circuits
DA-DA Dönüştürücü Devreleri için Çeşitli İndüktör Nüve Şekillerinin Elektromanyetik ve Mekanik Etkileri Üzerine Karşılaştırmalı Bir Benzetim

SELAMİ BALCI [1]


DC-DC power electronics converters are used in many applications such as electrical vehicles, energy storage systems, renewable energy sources. The inductors designed for a specific frequency and current level have significant impact on converter performance. In this study, an inductor is designed for a specific frequency and current value with some common core geometric structures called EE, block, pot and toroidal. Since inductors operate at high frequency values, the Kool-Mu which is a kind of powder core is selected. The Kool-Mu has distributed homogeneous air gaps and is used in inductor designs that saturation is not desired. Inductors are designed for EE core, toroidal core, pot core and block core structures. Electromagnetic modelling of these inductors designed for different core structures are carried out with finite element analysis (FEA), and inductance stability, core and winding losses, mechanical specifications and flux distributions have been reported comparatively. In addition, some suggestions are derived in core structure definitions for DC-DC converter inductor design.


  • [1] H.C. Sartori, J.E. Baggio, and J.R. Pinheiro, “A Comparative Design of an Optmized Boost Inductor Taking Into Account Three Magnetic Materials Technologies: Volume, Cost and Efficiency Analysis”, 10th IEEE/IAS International Conference on Industry Applications (INDUSCON), Fortaleza, Brazil, 2012.
  • [2] Y. Dhahri, S. Ghedira, and R. Zrafi, “The geometrical structure effect of the integrated power inductor for DC-DC converter”, IEEE International Conference on Control, Automation and Diagnosis (ICCAD), Hammamet, Tunisia, 2017, pp.120-124.
  • [3] R. Jensen, and C. R. Sullivan, “Optimal Core Dimensional Ratios for Minimizing Winding Loss in High-Frequency Gapped-Inductor Windings”, IEEE Applied Power Electronics Conference, , 2003, pp.1164–1169.
  • [4] M.S. Rylko, K.J. Hartnett, J.G. Hayes, and M.G. Egan, “Magnetic Material Selection for High Power High Frequency Inductors in DC-DC Converters”, IEEE Twenty-Fourth Annual Applied Power Electronics Conference and Exposition, (APEC), Washington DC, 15-19 Feb. 2009, pp.2043–2049.
  • [5] E. Agheb and H.K. Høidalen, “Modification of empirical core loss calculation methods including flux distribution”, IET Electr. Power Appl., Vol. 7, Issue. 5, pp.381–390, 2013.
  • [6] S. Balci, M.B. Bayram, N. Altin, and I. Sefa, “Inductance and Loss Behaviors of Medium Frequency High Power Gapped Core Inductors”, 5th International Conference on Advanced Technology&Sciences (ICAT), Istanbul, 9-12 May 2017.
  • [7] I. Sefa, N. Altin, S. Ozdemir, S. Balci, M.B. Bayram, and H. Kelebek, “Design and Loss Analysis of LCL Filter Inductors for Two-Level and Three-Level Inverters”, IEEE 22nd International Conference on Applied Electronics, Pilsen, Czech Republic, 5-6 Sept. 2017.
  • [8] I. Sefa, S. Balci, N. Altin, and S. Ozdemir, “Comprehensive analysis of inductors for an interleaved buck converter”, IEEE 15th International Power Electronics and Motion Control Conference (EPE/PEMC), Novi Sad, , 4-6 Sept. 2012, pp-DS2b.5-1 - DS2b.5-7.
  • [9] M.K. Kazimierczuk, “High-frequency magnetic components”, Second Edition, Wiley, Ohio, USA, Chapter 10, 2014, pp.605-607.
  • [10] C.W. T. McLyman, and A.P. Wagner, “Designing high frequency AC inductors using ferrite and molypermalloy powder cores (MPP)”, IEEE Power Electronics Specialists Conference (ESA SP-230), 24-28 June 1985.
  • [11] Magnetics. (2018, 31 December). Powder Core Material KoolMu26u datasheet. [Online]. Access: https://www.mag-inc.com/Media/Magnetics/Datasheets/0078074A7.pdf
  • [12] Ferroxcube. (2018, 31 December). Powder Core Material Pot Core 6656 datasheet, [Online]. Access: www.ferroxcube.com/FerroxcubeCorporateReception
Birincil Dil en
Konular Mühendislik
Bölüm Makaleler
Yazarlar

Orcid: 0000-0002-3922-4824
Yazar: SELAMİ BALCI (Sorumlu Yazar)
Kurum: KARAMANOGLU MEHMETBEY UNIVERSITY, FACULTY OF ENGINEERING
Ülke: Turkey


Tarihler

Yayımlanma Tarihi : 31 Temmuz 2019

Bibtex @araştırma makalesi { dubited505554, journal = {Düzce Üniversitesi Bilim ve Teknoloji Dergisi}, issn = {}, eissn = {2148-2446}, address = {}, publisher = {Düzce Üniversitesi}, year = {2019}, volume = {7}, pages = {1130 - 1139}, doi = {10.29130/dubited.505554}, title = {DA-DA Dönüştürücü Devreleri için Çeşitli İndüktör Nüve Şekillerinin Elektromanyetik ve Mekanik Etkileri Üzerine Karşılaştırmalı Bir Benzetim}, key = {cite}, author = {BALCI, SELAMİ} }
APA BALCI, S . (2019). DA-DA Dönüştürücü Devreleri için Çeşitli İndüktör Nüve Şekillerinin Elektromanyetik ve Mekanik Etkileri Üzerine Karşılaştırmalı Bir Benzetim. Düzce Üniversitesi Bilim ve Teknoloji Dergisi , 7 (3) , 1130-1139 . DOI: 10.29130/dubited.505554
MLA BALCI, S . "DA-DA Dönüştürücü Devreleri için Çeşitli İndüktör Nüve Şekillerinin Elektromanyetik ve Mekanik Etkileri Üzerine Karşılaştırmalı Bir Benzetim". Düzce Üniversitesi Bilim ve Teknoloji Dergisi 7 (2019 ): 1130-1139 <https://dergipark.org.tr/tr/pub/dubited/issue/46290/505554>
Chicago BALCI, S . "DA-DA Dönüştürücü Devreleri için Çeşitli İndüktör Nüve Şekillerinin Elektromanyetik ve Mekanik Etkileri Üzerine Karşılaştırmalı Bir Benzetim". Düzce Üniversitesi Bilim ve Teknoloji Dergisi 7 (2019 ): 1130-1139
RIS TY - JOUR T1 - DA-DA Dönüştürücü Devreleri için Çeşitli İndüktör Nüve Şekillerinin Elektromanyetik ve Mekanik Etkileri Üzerine Karşılaştırmalı Bir Benzetim AU - SELAMİ BALCI Y1 - 2019 PY - 2019 N1 - doi: 10.29130/dubited.505554 DO - 10.29130/dubited.505554 T2 - Düzce Üniversitesi Bilim ve Teknoloji Dergisi JF - Journal JO - JOR SP - 1130 EP - 1139 VL - 7 IS - 3 SN - -2148-2446 M3 - doi: 10.29130/dubited.505554 UR - https://doi.org/10.29130/dubited.505554 Y2 - 2019 ER -
EndNote %0 Düzce Üniversitesi Bilim ve Teknoloji Dergisi DA-DA Dönüştürücü Devreleri için Çeşitli İndüktör Nüve Şekillerinin Elektromanyetik ve Mekanik Etkileri Üzerine Karşılaştırmalı Bir Benzetim %A SELAMİ BALCI %T DA-DA Dönüştürücü Devreleri için Çeşitli İndüktör Nüve Şekillerinin Elektromanyetik ve Mekanik Etkileri Üzerine Karşılaştırmalı Bir Benzetim %D 2019 %J Düzce Üniversitesi Bilim ve Teknoloji Dergisi %P -2148-2446 %V 7 %N 3 %R doi: 10.29130/dubited.505554 %U 10.29130/dubited.505554
ISNAD BALCI, SELAMİ . "DA-DA Dönüştürücü Devreleri için Çeşitli İndüktör Nüve Şekillerinin Elektromanyetik ve Mekanik Etkileri Üzerine Karşılaştırmalı Bir Benzetim". Düzce Üniversitesi Bilim ve Teknoloji Dergisi 7 / 3 (Temmuz 2019): 1130-1139 . https://doi.org/10.29130/dubited.505554
AMA BALCI S . DA-DA Dönüştürücü Devreleri için Çeşitli İndüktör Nüve Şekillerinin Elektromanyetik ve Mekanik Etkileri Üzerine Karşılaştırmalı Bir Benzetim. DÜBİTED. 2019; 7(3): 1130-1139.
Vancouver BALCI S . DA-DA Dönüştürücü Devreleri için Çeşitli İndüktör Nüve Şekillerinin Elektromanyetik ve Mekanik Etkileri Üzerine Karşılaştırmalı Bir Benzetim. Düzce Üniversitesi Bilim ve Teknoloji Dergisi. 2019; 7(3): 1139-1130.