${\bullet}$ Silicon Carbide (SiC) had excellent material properties as the base material for next generation of power semiconductor. In developing SiC MOSFET, gate oxide reliability issues had to be first overcome before commercial application. Besides, a high and stable gate-source voltage threshold $V_{GS(th)}$ is also an important parameter for operation robustness. SiC MOSFET with such characteristics can directly use existing high-speed IGBT gate driver IC's. ${\bullet}$ The linear voltage drop characteristics of SiC MOSFET will bring lower conduction loss averaged over full AC cycle compared to similarly rate IGBT. Lower switching loss enable higher switching frequency. Using package with auxiliary source terminal for gate driving will further reduce switching losses. Dynamic characteristics can fully controlled by simple gate resistors. ${\bullet}$ The low switching losses characteristics of SiC MOSFET can substantially reduce power losses in high switching frequency operation. Significant power loss reduction is also possible even at low switching frequency and low switching speed. in T-type 3-level topology, SiC MOSFET solution enable three times higher switching freqeuncy at same efficiency.
This paper presents a new ZVS-PWM high frequency inverter. The ZVS operation is achieved in the whole load range by using a simple auxiliary reverse blocking switch in parallel with series resonant capacitor. The operating principle and the operating characteristics of the new high frequency circuit treated here are illustrated and evaluated on the basis of simulation results. It was examined that the complete soft switching operation can be achieved even for low power setting ranges by introducing the high frequency dual duty cycle control scheme. In the proposed high frequency inverter treated here, the dual mode pulse modulation control strategy of the asymmetrical PWM in the higher power setting ranges and the lower power setting ones, the output power of this high frequency inverter could introduce in order to extend soft switching operation ranges. Dual duty cycle is used to provide a wide range of output power regulation that is important in many high frequency inverter applications. It is more suitable for induction heating applications the operation and control principle of the proposed high frequency inverter are described and verified through simulated results.
Journal of the Korean Institute of Illuminating and Electrical Installation Engineers
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v.23
no.9
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pp.98-107
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2009
Actually, The hard switching high frequency PWM DC-DC converters are existing accompany, the high frequency of pulse modulation carrier frequency increase of switching loss of power semiconductor switching elements, there are have some problem points of EMI etc. This compliance with a voltage surge or the electric current surge are where the switching transient phenomenon accompanies. In order to solve like this problem effectively it described the principle of operation of New Small Scale Boost PWM Chopper circuits from the present paper, draw Characteristics from simulation and experiment.
The Transactions of the Korean Institute of Power Electronics
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v.22
no.2
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pp.181-184
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2017
This study analyzes the turn-on and turn-off transients of a metal-oxide-semiconductor field-effect transistor (MOSFET) with high-switching frequency systems. In these systems, the voltage distortion becomes serious at the output terminal of a Vienna rectifier by the turn-off delay of the MOSFET. The current has low-order harmonics through this voltage distortion. This paper describes the transient of the turn-off that causes the voltage distortion. The algorithm for reducing the sixth harmonic using a proportional-resonance controller is proposed to improve the current distortion without complex calculation for compensation. The reduction of the current distortion by high-switching frequency is verified by experiment with the 2.5-kW prototype Vienna rectifier.
Park, Hwa-Pyeong;Ryu, Younggon;Han, Ki Jin;Jung, Jee-Hoon
Journal of Electrical Engineering and Technology
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v.11
no.2
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pp.383-392
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2016
This paper proposes the design considerations of resonant network and transformer magnetics for 500 kHz high switching frequency LLC resonant converter. The high power density can be effectively achieved by adopting high switching frequency which allows small size passive components in the converter. The design methodology of magnetizing inductance is derived for zero voltage switching (ZVS) condition, and the design methodology of the transformer and output capacitance is derived to achieve high power density at high operating frequency. Moreover, the structure of transformer is analyzed to obtain the proper inductance value for high switching operation. To verify the proposed design methodology, simulation and experimental results will be presented including temperature of passive and active components, and power conversion efficiency to evaluate dominant power loss. In addition, the validity of magnetics design will be evaluated with operating waveforms of the prototype converter.
This paper presents a new circuit topology of active edge resonant snubbers assisted half-bridge soft switching PWM inverter type DC-DC high power converter for DC bus feeding power plants. The proposed DC-DC power converter is composed of a typical voltage source-fed half-bridge high frequency PWM inverter with a high frequency planar transformer link in addition to input DC busline side power semiconductor switching devices for PWM control scheme and parallel capacitive lossless snubbers. The operating principle of the new DC-DC converter treated here is described by using switching mode equivalent circuits, together with its unique features. All the active power switches in the half-bridge arms and input DC buslines can achieve ZCS turn-on and ZVS turn-off commutation transitions. The total turn-off switching losses of the power switches can be significantly reduced. As a result, a high switching frequency IGBTs can be actually selected in the frequency range of 60 kHz under the principle of soft switching. The performance evaluations of the experimental setup are illustrated practically. The effectiveness of this new converter topology is proved for such low voltage and large current DC-DC power supplies as DC bus feeding from a practical point of view.
The Transactions of the Korean Institute of Power Electronics
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v.20
no.1
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pp.51-58
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2015
In order to decrease the size of a switch mode power supply, high switching frequency can be an efficient way to reduce the size of passive components in the converter. In this paper, a 500-kHz high-frequency LLC resonant converter is proposed with an accurate design method of magnetizing inductance, as well as the relationship between the switching frequency and the size of the passive components. Simulation and experimental results are presented to verify the proposed methods and equations, including the temperature data of each passive and active device of the converter. Using those results, dominant power losses in the prototype converter under 500-kHz high-frequency operation are investigated, compared with the results from a 100-kHz converter. In addition, operating waveforms and power conversion efficiency will be shown to obtain design considerations for the high switching frequency LLC resonant converter.
This paper presents the current-fed type LLC AC to DC high frequency resonant converter capable of ZVZCS(Zero-Voltage and Zero-Current Switching). The current-fed type LLC AC to DC high frequency resonant converter proposed in this paper could operate not only in ZVS(Zero-Voltage Switching) operation by connecting the resonant capacitors(C1, C2) in parallel across the switching devices but also in ZCS(Zero-Current Switching) operation of the secondary diode. The ZVS and ZCS operations can reduce the turn-on loss of the switching devices and the turn-off loss of the secondary diodes, respectively. The circuit analysis of current-fed type LLC AC to DC high frequency resonant converter proposed in this paper is addressed generally by adopting the normalized parameters. The operating characteristics of proposed LLC AC to DC high frequency resonant converter were also evaluated by using the normalized control parameters such as the normalized control frequency(μ), the normalized load resistor(λ) and so on. Based on the characteristic values through the characteristics of evaluation, an example of the design method of proposed LLC AC to DC high frequency resonant converter is suggested, and the validity of the theoretical analysis is confirmed using the experimental results and PSIM simulation.
Deguchi Y.;Moisseev S.;Nakaoka M.;Hirota I.;Yamashita H.;Omori H.;Terai H.
Proceedings of the KIPE Conference
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2001.10a
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pp.247-250
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2001
This paper presents a simple and cost effective circuit topology of single-ended type high frequency quasi-resonant PWM inverter using IGBTs, which can operate under wide soft switching operation range based on ZCS for main power switch as compared with a conventional active voltage-clamped ZVS-PWM high frequency quasi-resonant inverter developed previously. In principle, this new circuit topology can efficiently operate under a constant frequency PWM control-based power regulation scheme. In particular, it is noted that the zero current soft switching (ZCS) commutation can achieve for the main active power switch. On the other hand, the zero voltage soft switching (ZVS) commutation can also achieve for the auxiliary active power switch. The operating principle of this high-frequency Inverter treated here and its power regulation characteristics are illustrated on the basis of the simulation and feasible experimental results.
Journal of the Korean Institute of Illuminating and Electrical Installation Engineers
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v.21
no.4
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pp.19-27
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2007
This paper presents a novel soft-switching PWM utility frequency AC to high frequency AC power conversion circuit incorporating boost H-bridge inverter topology, which is more suitable and acceptable for cost effective consumer induction heating applications. The operating principle and the operation modes are presented using the switch mode equivalent circuits and the operating voltage and current waveforms. The performances of this high-frequency inverter using the latest IGBTs are illustrated, which includes high frequency power regulation and actual efficiency characteristics based on zero voltage soft-switching(ZVS) operation ranges, and the power dissipation as compared with those of the conventional type high frequency inverter. In addition, a dual mode control scheme of this high frequency inverter based on asymmetrical pulse width modulation(PWM) and pulse density modulation(PDM) control scheme is discussed in this paper in order to extend the soft switching operation ranges and to improve the power conversion efficiency at the low power settings. The power converter practical effectiveness is substantially proved based on experimental results from practical design example.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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