This paper describes a 3-Phase Quasi-Resonant DC Link Inverter (3-phase QRI), which has two operating modes, ie. inverting mode and rectifying mode. First the 3-Phase QRI is simplified and the resonant circuit is analyzed in comparison with two resonant DC-to-DC converters. This analysis shows that the maximum voltage of resonant capacitor is limited to twice the input voltage irrespective of operating modes. A new simple control method in rectifying mode is suggested, which does not require any other element in power circuit. The characteristic of 3-Phase Quasi Resonant Inverter has been verified by simulation using the proposed control method.
This paper presents a cost effective quasi-resonant soft-switching PWM high frequency inverter with minimum circuit components. This inverter can achieve wider soft commutation, simpler power circuit configuration, smaller volumetric size, lower cost and wider power regulation range, higher-efficiency as compared with single ended quasi-resonant ZVS-PFM inverter and active voltage clamped quasi-resonant ZVS-PWM inverter. The operation principle of the proposed inverter is described on the basis of the simulation and experimental results, together with its operating performances in steady state. The operating performances of this unique proposed high frequency inverter based on ZVS and ZCS arms-related soft commutation principle is evaluated and discussed as compared with the active voltage-clamped ZVS-PWM inverter and a conventional single-ended ZVS-PFM inverter. The practical effectiveness of a novel type quasi-resonant soft-switching PWM high frequency inverter using IGBT is actually proved for consumer induction heated appliances as rice cooker, hot water producer, steamer and super heated steamer. The extended bidirectional circuit topology of quasi-resonant PWM high frequency inverter with minimum circuit components is demonstrated, which operate as the direct frequency changer.
본 연구에서는 컨버터를 일정한 주파수로 제어할 수 있는 쿼지 공진형 컨버터를 제안하였다. 제안된 컨버터의 스위치는 쿼지 공진형 컨버터와 유사하게 고주파에서 고효율로 동작할 수 있도록 소프트 스위칭 특성을 갖는다. 또한, 쿼지 공진형 컨버터는 출력전압의 제어를 위해 컨버터의 스위칭 주파수를 변동시키는 데 비하여 제안된 컨버터는 일정한 주파수로 PWM 제어가 가능하다. 따라서 필터설계 및 EMI 필터설계의 최적화가 가능하다. 본 연구에서는 컨버터의 스위치 모드를 해석하여 컨버터의 동작원리를 기술하고, 컨버터의 스위치가 소프트 스위칭 조건을 만족하여 고주파에서도 동작할 수 있음을 보였다. 또한, DC-DC 컨버터에 대하여 100 kHz의 스위칭 주파수로 동작시켜 컨버터가 일정한 주파수로 PWM 제어되는 특성을 비롯한 컨버터의 특성을 시뮬레이션과 실험으로 증명하였다.
A new quasi-resonant do link inverter is suggested, which can operate at the constant peak do link voltage irrespective of the magnitude of load current. The inverter is analyzed by using the topological analogy between the proposed inverter and the resonant DC/DC converter. Based on the analysis, an appropriate current controller is developed, which results in low current stress to the resonant capacitor and also enjoys the inherent capability of the current initialization of resonant inductor. For the purpose of confirming the inverter characteristics, some simulation results are presented.
본 논문에서는 역률개선용 단일 스위치 부스트 플라이백 결합형 ZCS quasi-resonant converter(QRC)를 제안한다. 제안된 컨버터는 입력전류를 불연속 모드로 동작시켜 역률을 개선하며 입력전류의 zero-crossing-point에서의 왜곡을 개선함으로써 고조파를 감소시켜 역률을 향상시켰으며 좋은 출력전압의 regulation 성능을 가지고 있다. 그리고 체계적인 설계를 위하여 설계식을 제안하였으며 제안된 설계식을 통하여 프로토타입 컨버터를 설계하였다. 실험결과 효율은 약 86%, 역률은 약 0.985이상을 얻었다. 따라서 본 컨버터는 스위칭 주파수가 수백 kHz이상이고 높은 regulation성능을 요구하는 낮은 전압의 소용량 컨버터에 적합하다.
This paper presents a novel prototype of an active auxiliary quasi-resonant snubber(Auxiliary Quasi-Resonant Commutation Block-Link; ARCB)-assisted three phase voltage source soft switching space voltage vector modulated PFC rectifier, which uses Zero Voltage Soft Switching (ZVS) commutation. The operating principles of this digitally-controlled three phase soft switching PWM-PFC rectifier system with an instantaneous power feedback scheme are illustrated and its steady-state performance is evaluated using computer-aided simulation analysis.
삼상 소프트 스위칭 응용을 위한 새로운 유사병렬 공진형 DC-link 인버터를 제안한다. 제안된 인버터의 기존의 공진형 인버터의 단점인 전압 Stress와 PWM 제한 문제를 단지 하나의 추가 스위칭 소자를 사용하여 해결할 수 있다. 본 논문에서는 제안된 인버터의 동작모드 분석을 통하여 회로의 동작을 자세히 설명하고 공진소자의 설계방법을 제안한다. 마지막으로 실험을 통하여 제안된 인버터의 타당성을 검증한다.
This paper deals with a fixed frequency full-bridge inverter type DC-DC high-power converter with high frequency high voltage(HFHV) transformer-coupled stage, which operates under quasi-resonant ZVS transition priciple in spite of a wide PWM-based voltage regulation processing and largely-changed load conditions. This multi-resonant(MR) converter topology is composed of a series capacitor-connected parallel resonant tank which makes the most of parasitic circuit reactive components of HFHV transformer and two additional quasi-resonant pole circuits incorporated into the bridge legs. The soft-switching operation and practical efficacy of this new converter circuit using the latest IGBTs are actually ascertained through 50kV trially-produced converter system operating using 20kHz/30kHz high voltage(HV) transformers which is applied for driving the diagnostic HV X-ray tube load in medical equipments. It is proved from a practical point of view that the switching losses of IGBTs and their electrical dynamic stresses relating to EMI noise can be considerably reduced under a high frequency(HF) switching-based phase-shift PWM control process for a load setting requirements.
The present article reports an analysis and investigation of a direct AC-AC quasi-resonant converter. A bidirectional power device, whose switching frequency is lower than the frequency of the current passing through the load, is used for its realization. The zero voltage switching mode is described when zero voltage on the power device is available by measuring it with the control system. The continuous current in the resonant inductance by switching the power device at zero voltage is considered, and it is characterized by two sub-modes. A mathematical analysis of the processes has been made and comparative results from the computer simulation and experimental study have been brought. The converter can be used in a wide areas of power electronics: induction heating, wireless power transfer, AC-DC converters, etc.
This paper is studied on a novel buck-boost isolated converter for high efficiency and high power factor. The switching devices in the proposed converter are operated by soft switching technique using a new quasi-resonant circuit, and are driven with discontinuous conduction mode (DCM) according to pulse width modulation (PWM). The quasi-resonant circuit makes use of a step up-down inductor and a loss-less snubber capacitor. The proposed converter with DCM also simplifies the requirement of control circuit and reduces a number of control components. The input ac current waveform in the proposed converter becomes a quasi sinusoidal waveform in proportion to the magnitude of input ac voltage under constant switching frequency. As a result, it is obtained by the proposed converter that the switching power losses are low, the efficiency of the converter is high, and the input power factor is nearly unity. The validity of analytical results is confirmed by some simulation results on computer and experimental results.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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