High efficiency SiC AC chopper for LV networks

A proposal to increase the existing residential LV grid voltage from 230 V has been made in order to increase existing network capacity. A power-electronic AC-AC converter is then used to provide 230 V at each property. Several constraints such as temperature rise at the converter location lead to a converter design requiring very high efficiency. In this paper results from a recent feasibility study in terms of LV network capacity increase are presented along with the design and testing of a SiC based 1 kW, AC/AC prototype module, which forms the basis of a much larger 15 kW multi-module converter.

Theory of optimal power budget in quasi-linear dispersion-managed fibre links

A theory of an optimal distribution of the gain of in-line amplifiers in dispersion-managed transmission systems is developed. As an example of the application of the general method, a design of the line with periodically imbalanced in-line amplification is proposed.

Optimal power budget in quasi-linear dispersion-managed fiber links

We develop a theory of an optimal distribution of the gain of in-line amplifiers in dispersion-managed transmission systems. As an example of the application of the general method we propose a design of the line with periodically imbalanced in-line amplification.

Multi-wavelength regeneration of phase encoded signals based on phase sensitive amplifiers

Future high capacity optical links will have to make use of frequent signal regeneration to enable long distance transmission. In this respect, the role of all-optical signal processing becomes increasingly important because of its potential to mitigate signal impairments at low cost and power consumption. More substantial benefits are expected if regeneration is achieved simultaneously on a multiple signal band. Until recently, this had been achieved only for on-off keying modulation formats. However, as in future transmission links the information will be encoded also in the phase for enhancing the spectral efficiency, novel subsystem concepts will be needed for multichannel processing of such advanced signal formats. In this paper we show that phase sensitive amplifiers can be an ideal technology platform for developing such regenerators and we discuss our recent demonstration of the first multi-channel regenerator for phase encoded signals.

A coordinated control scheme for power demand changes in a PMSG based multi-terminal DC wind farm

Although maximum power point tracking (MPPT) is crucial in the design of a wind power generation system, the necessary control strategies should also be considered for conditions that require a power reduction, called de-loading in this paper. A coordinated control scheme for a proposed current source converter (CSC) based DC wind energy conversion system is presented in this paper. This scheme combines coordinated control of the pitch angle, a DC load dumping chopper and the DC/DC converter, to quickly achieve wind farm de-loading. MATLAB/Simulink simulations and experiments are used to validate the purpose and effectiveness of the control scheme, both at the same power level. © 2013 IEEE.

Wavelength converters based on four-wave mixing in semiconductor optical amplifiers for advanced modulation formats

Les convertisseurs de longueur d’onde sont essentiels pour la réalisation de réseaux de communications optiques à routage en longueur d’onde. Dans la littérature, les convertisseurs de longueur d’onde basés sur le mélange à quatre ondes dans les amplificateurs optiques à semi-conducteur constituent une solution extrêmement intéressante, et ce, en raison de leurs nombreuses caractéristiques nécessaires à l’implémentation de tels réseaux de communications. Avec l’émergence des systèmes commerciaux de détection cohérente, ainsi qu’avec les récentes avancées dans le domaine du traitement de signal numérique, il est impératif d’évaluer la performance des convertisseurs de longueur d’onde, et ce, dans le contexte des formats de modulation avancés. Les objectifs de cette thèse sont : 1) d’étudier la faisabilité des convertisseurs de longueur d’onde basés sur le mélange à quatre ondes dans les amplificateurs optiques à semi-conducteur pour les formats de modulation avancés et 2) de proposer une technique basée sur le traitement de signal numérique afin d’améliorer leur performance. En premier lieu, une étude expérimentale de la conversion de longueur d’onde de formats de modulation d’amplitude en quadrature (quadrature amplitude modulation - QAM) est réalisée. En particulier, la conversion de longueur d’onde de signaux 16-QAM à 16 Gbaud et 64-QAM à 5 Gbaud dans un amplificateur optique à semi-conducteur commercial est réalisée sur toute la bande C. Les résultats démontrent qu’en raison des distorsions non-linéaires induites sur le signal converti, le point d’opération optimal du convertisseur de longueur d’onde est différent de celui obtenu lors de la conversion de longueur d’onde de formats de modulation en intensité. En effet, dans le contexte des formats de modulation avancés, c’est le compromis entre la puissance du signal converti et les non-linéarités induites qui détermine le point d’opération optimal du convertisseur de longueur d’onde. Les récepteurs cohérents permettent l’utilisation de techniques de traitement de signal numérique afin de compenser la détérioration du signal transmis suite à sa détection. Afin de mettre à profit les nouvelles possibilités offertes par le traitement de signal numérique, une technique numérique de post-compensation des distorsions induites sur le signal converti, basée sur une analyse petit-signal des équations gouvernant la dynamique du gain à l’intérieur des amplificateurs optiques à semi-conducteur, est développée. L’efficacité de cette technique est démontrée à l’aide de simulations numériques et de mesures expérimentales de conversion de longueur d’onde de signaux 16-QAM à 10 Gbaud et 64-QAM à 5 Gbaud. Cette méthode permet d’améliorer de façon significative les performances du convertisseur de longueur d’onde, et ce, principalement pour les formats de modulation avancés d’ordre supérieur tel que 64-QAM. Finalement, une étude expérimentale exhaustive de la technique de post-compensation des distorsions induites sur le signal converti est effectuée pour des signaux 64-QAM. Les résultats démontrent que, même en présence d’un signal à bruité à l’entrée du convertisseur de longueur d’onde, la technique proposée améliore toujours la qualité du signal reçu. De plus, une étude du point d’opération optimal du convertisseur de longueur d’onde est effectuée et démontre que celui-ci varie en fonction des pertes optiques suivant la conversion de longueur d’onde. Dans un réseau de communication optique à routage en longueur d’onde, le signal est susceptible de passer par plusieurs étages de conversion de longueur d’onde. Pour cette raison, l’efficacité de la technique de post-compensation est démontrée, et ce pour la première fois dans la littérature, pour deux étages successifs de conversion de longueur d’onde de signaux 64-QAM à 5 Gbaud. Les résultats de cette thèse montrent que les convertisseurs de longueur d’ondes basés sur le mélange à quatre ondes dans les amplificateurs optiques à semi-conducteur, utilisés en conjonction avec des techniques de traitement de signal numérique, constituent une technologie extrêmement prometteuse pour les réseaux de communications optiques modernes à routage en longueur d’onde.

Nonlinear distortion generation mechanisms in Doherty amplifiers

Nowadays, wireless communications systems demand for greater mobility and higher data rates. Moreover, the need for spectral efficiency requires the use of non-constant envelope modulation schemes. Hence, power amplifier designers have to build highly efficient, broadband and linear amplifiers. In order to fulfil these strict requirements, the practical Doherty amplifier seems to be the most promising technique. However, due to its complex operation, its nonlinear distortion generation mechanisms are not yet fully understood. Currently, only heuristic interpretations are being used to justify the observed phenomena. Therefore, the main objective of this work is to provide a model capable of describing the Doherty power amplifier nonlinear distortion generation mechanisms, allowing the optimization of its design according to linearity and efficiency criteria. Besides that, this approach will allow a bridge between two different worlds: power amplifier design and digital pre-distortion since the knowledge gathered from the Doherty operation will serve to select the most suitable pre-distortion models.

Class-D audio amplifiers with negative feedback

There are many different designs for audio amplifiers. Class-D, or switching, amplifiers generate their output signal in the form of a high-frequency square wave of variable duty cycle (ratio of on time to off time). The square-wave nature of the output allows a particularly efficient output stage, with minimal losses. The output is ultimately filtered to remove components of the spectrum above the audio range. Mathematical models are derived here for a variety of related class-D amplifier designs that use negative feedback. These models use an asymptotic expansion in powers of a small parameter related to the ratio of typical audio frequencies to the switching frequency to develop a power series for the output component in the audio spectrum. These models confirm that there is a form of distortion intrinsic to such amplifier designs. The models also explain why two approaches used commercially succeed in largely eliminating this distortion; a new means of overcoming the intrinsic distortion is revealed by the analysis. Copyright (2006) Society for Industrial and Applied Mathematics