Please read the following instructions carefully and have them accessible during the exam for reference.

•     Your final exams for ELEC4614 is on Wednesday 5th  May 2021.

•    The exam will take place 1:50-4:30 pm on the day and you will have 160 minutes in total to   complete the exam including reading  time (10 mins), exam time (120 mins) and upload time (30 mins).

•    The exam will be a timed online exam via Moodle and will be treated as an open book exam.

•     Note that by submitting the exam you verify that it represents your own work and that you

did not give or receive assistance in any way that would violate the UNSW Student Code (https://student.unsw.edu.au/conduct).

•     The exam is similar to previous final exam formats for ELEC4614 with four questions from which you choose three.

•     For each question, you will upload every page of your solution as an image in the respective blocks.

•     Please take a photo using for example your phone camera and upload the images.

•     If convenient, you can use your tablet devices to work out the answers and upload them as pdf.

•     Scanning your documents will take more time and is not recommended. This will not be taken as an excuse for late submission.

•     Upload your answer sheets as and when you complete each question during the exam – Do not wait until the end.

•     In case you did not arrive at the full solution and wish to attempt the next question, you are recommended to upload all your workings, before going to the next question. You can always    come back and upload the correct solution again.

•     Late submissions are not possible. Moodle will close automatically.

•     In case you fail to upload, say the last question due to reasons of Moodle issues, you may send the last question via email within 5 min of finishing the exam.

•     Late submissions will however incur penalties.

•     If in case, you have failed to upload all answers in Moodle, and you submit all answers via email, these will not be marked, and your grade becomes “FL” .

•     A Teams session will be setup for the duration of the exam to answer any clarifying questions during the exam.

•    You may apply for special consideration (SC) if you fail to submit the final exam due to            technical issues. Please refer to the guidelines providedhereand go through “Steps to follow for online assessments” .

•     If you have technical difficulties during the exam, you need to let me know immediately via the Teams session.

•     To apply for SC, take as many screenshots as possible of the issue including error messages, timestamped speed tests , power outage maps, etc. and add them as supporting documents.

•     SC application should be made immediately after the final exam close, i.e. 4:40 pm on 5th May.

a) Using the H-bridge circuit shown in Figure  1 it is possible to generate three different voltage values,  Vab, across the load. Assuming the current is flowing in the load in the direction shown, Ia, list which switch pairs need to be turned on in order to generate each of the three possible voltage values. [5 marks]

b) State what type of converter is the H-bridge from the point of view of the transformation ratio between  Vab   and  Vdc   (buck, boost  or buck-boost)  assuming  a  current  source  is connected between the mid-points of the two phase legs and supplies a constant current Ia in the direction shown in Figure 1? Explain your answer. [4 marks]

c) If bridge leg A is switched using PWM with a modulation index of 0.75, and bridge leg B switched with a modulation index of 0.25, and the current Ia is -2A, sketch the input current Idc  that results over a switching period and indicate which direction power is flowing. Assume the switching period is 100µs and the inductance of the load is sufficient to assume that the current Ia is constant. [4 marks]

d) If an emergency stop procedure results in all four switches being turned-off, describe what happens to the energy in the load including a description of the path load current would form in the inverter once all the switches are off. Assume the load is inductive (10mH) and is carrying 10A of current, and the dc link is 200V with a total dc link capacitance of 1mF, at the instant the procedure disables the switches. [4 marks]

e) In the circumstances of part d) calculate the rise in the dc link voltage that would occur.    [3 marks]

QUESTION 3 [20 Marks]

a) Draw the circuit diagram of the flyback converter circuit including the dots on the windings and the magnetising inductance. [3 marks]

b) Derive the following expression that relates the input and output voltages ( Vd and Vo respectively) of the flyback converter to the modulation index D for DCM:

where the parameters take on their usual definitions. [6 marks]

c) A flyback converter is required to generate a 24V DC output from a 400V DC input      voltage. The coupled coil in the flyback converter has a turns ratio of 16:1 (N1 :N2).  The coupled coil has a primary inductance of 2mH. The rated output current is 1A. The        switching frequency is 100 kHz.

i.     Calculate the required D to generate 24V assuming an output current of 1A.     [3 marks]

ii.    Draw the waveforms of the resultant input current, diode current and capacitor current clearly showing the time on the x-axis and the current values on the y- axis. [5 marks]

iii.    Determine the load resistance required to achieve an output voltage of 24V with D set to 0.4. [3 marks]