Performance evaluation of the half-bridge configuration parallel-loaded resonant DC-DC converter controlled with constant frequency

• Autorzy: Wojtkowski W. , Citko T.

Warianty tytułu

PL

Ocena działania przekształtnika rezonansowego z obciążeniem równoległym do kondensatora w układzie półmostka sterowanego przy stałej częstotliwości

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

DC/DC series resonant converter controlled with constant frequency by means of the additional transistors conduction time control is presented. Proposed converter scheme allows to relatively high range of its output voltage (current) changes in comparison to the conventional PRC converter. Owing to parallel capacitors, all converter transistors are switched with zero voltage conditions. It leads to smaller switching power losses and enables to increase the converter switching frequency. Additional advantage of converter is the load characteristic typical for voltage or current source depending on the control frequency in relation to the resonant frequency. Principle of the proposed converter operation, mathematical description using the state plane analysis and results of the computer simulations as well as laboratory model investigations proving its properties are presented.

PL

W artykule przedstawiono układ przekształtnika DC/DC z rezonansem szeregowym sterowanego przy stałej częstotliwości za pomocą sterowania czasem przewodzenia dodatkowych tranzystorów zawierających pojemność rezonansową. Prezentowany przekształtnik zapewnia relatywnie duży zakres regulacji wartości wyjściowej w porównaniu z klasycznym przekształtnikiem szeregowym z obciążeniem równoległym do kondensatora. Dzięki wprowadzonym pojemnościom wszystkie tranzystory przekształtnika są przełączane przy zerowym napięciu co minimalizuje straty przełączania w tranzystorach i pozwala na zwiększenie częstotliwości sterowania. Dodatkowa zaleta przekształtnika to możliwość otrzymania źródła prądowego lub napięciowego w zależności od relacji pomiędzy stałą częstotliwością przełączania, parametrami obwodu rezonansowego oraz rezystancją obciążenia. W artykule przedstawiono zasadę sterowania przekształtnikiem, matematyczną analizę pracy układu opartą na płaszczyźnie fazowej oraz podstawowe przebiegi czasowe i charakterystyki układu uzyskane w wyniku symulacji komputerowej oraz badań laboratoryjnych.

Słowa kluczowe

EN

DC-DC converter; half-bridge; ZVS switching; constant frequency

PL

przekształtnik DC/DC; częstotliwość stała

• Wydawca: Polish Academy of Sciences, Committee on Electrical Engineering
• Czasopismo: Archives of Electrical Engineering
• Rocznik: 2002
• Tom: Vol. 51, nr 1
• Strony: 71--89
• Opis fizyczny: Bibliogr. 7 poz., rys.

Twórcy

autor

Wojtkowski W.

• Białystok Technical University

autor

Citko T.

Bibliografia

• 1. Steigerwald R. L.: High frequency resonant transistor dc-dc converters. IEE Trans. Industrial Electronics, 1984, pp. 181-191.
• 2. Oruganti R., Lee F. C.: Resonant power processors: part I ‒ state plane analysis. IEE Trans. Industry Applications. Vol. IA-21 No. 6, November/December 1985, pp. 1453-1460.
• 3. Oruganti R., Lee F. C.: Resonant power processors: part II ‒ methods of control. IEE Trans. Industry Applications. Vol. IA-21 No. 6, November/December 1985, pp. 1461-1471.
• 4. Tsai F., Matern P., Lee F. C.: Constant ‒ frequency, clamp ‒ mode resonant converter. IEE International Telecommunications Energy Conference Proceedings, 1987, pp. 220-227.
• 5. Wojtkowski W., Jałbrzykowski S.,Citko T.: The constant ‒ frequency multi-resonant half- bridge configuration converter 9th International Power Electronics and Motion Control Conference ‒ EPE-PEMC'2000 Košice, Slovak Republic 5-7 September 2000, pp. 2-236-2-240.
• 6. Wojtkowski W., Jałbrzykowski S.: Multirezonansowy przekształtnik DC-DC sterowany przy stałej częstotliwości (The multi-resonant DC/DC converter controlled with constant frequency ‒ in Polish). Materiały IV Krajowej Konferencji Naukowej „Sterowanie w Energoelektronice i Napędzie Elektrycznym" ‒ SENE'99, Łódź-Arturówek, 17-19 listopada 1999, pp. 677-682.
• 7. Wojtkowski W., Bogdan A., Jałbrzykowski S.: Symulacja multi-rezonansowego przekształtnika DC-DC sterowanego przy stałej częstotliwości (Simulation of the multi-resonant DC/DC converter controlled with constant frequency ‒ in Polish). V Konferencja Naukowo Techniczna nt.: Zastosowanie Komputerów w Elektrotechnice ZKwE'2000, Politechnika Poznańska, Poznań-Kierz, pp. 345-348.