PL
 |
EN
Preferencje help
Polish version English version Język
Widoczny [Schowaj] Abstrakt
Liczba wyników

Znaleziono wyników: 27

Liczba wyników na stronie
first rewind previous Strona / 2 next fast forward last
Wyniki wyszukiwania
help Sortuj według:

help Ogranicz wyniki do:
first rewind previous Strona / 2 next fast forward last
1
Content available remote Straty mocy i rezystancja zastępcza związane z przeładowywaniem nieliniowej pojemności wyjściowej tranzystora MOSFET
Kaczmarczyk Z., Zellner M., Frania K.
Przegląd Elektrotechniczny
|
2018
|
R. 94, nr 3
55--59
PL
Projektowanie przekształtników energoelektronicznych wymaga odpowiedniego doboru ich podzespołów aktywnych – tranzystorów. W przypadku zastosowań wysokoczęstotliwościowych falowników rezonansowych istotną grupę parametrów stanowią parametry pasożytnicze tranzystora MOSFET w stanie wyłączenia – nieliniowa pojemność wyjściowa oraz straty mocy i rezystancja zastępcza związane z jej cyklicznym przeładowywaniem. W ramach pracy przedstawiono nową metodę wyznaczania strat mocy i rezystancji zastępczej tranzystora MOSFET w stanie wyłączenia.
EN
The design of power electronic converters requires the proper selection of their active components – transistors. In the case of highfrequency resonant inverter applications, a significant group of parameters to be considered are MOSFET transistor parasitic parameters in the offstate – nonlinear output capacitance, power losses and equivalent resistance associated with its cyclic charging and discharging. The paper presents a new method of determining these power losses and equivalent resistance of MOSFET transistor in the off-state.
2
Content available remote Analiza właściwości rezonansowych kaskad cewek ze względu na zwiększanie odległości przesyłu
Kaczmarczyk Z., Frania K., Bodzek K., Ruszczyk A.
Przegląd Elektrotechniczny
|
2018
|
R. 94, nr 12
112--118
PL
W artykule scharakteryzowano wybrane właściwości rezonansowych kaskad cewek sprzężonych magnetycznie realizujących bezprzewodowy przesył energii elektrycznej. Przedstawiono metody umożliwiające zwiększanie odległości bezprzewodowego przesyłu energii elektrycznej bez konieczności ponownego wyznaczania parametrów układu. Metody te zostały zilustrowana przykładem oraz zweryfikowane eksperymentalnie: metoda „bezprzewodowa” – 13 płaskich cewek o średnicy zewnętrznej 15 cm, odległość przesyłu 80 cm, częstotliwość pracy 300 kHz, moc wyjściowa 100 W, sprawność 85,9%; metoda „przewodowa” – 14 płaskich cewek o średnicy zewnętrznej 15 cm, łączna odległość przesyłu 80 cm, częstotliwość pracy 300 kHz, moc wyjściowa 100 W, sprawność 83,5%.
EN
The paper describes selected properties of resonant cascades composed of magnetically coupled coils and designed for wireless electrical energy transfer. Methods for increasing a distance of wireless electrical energy transfer without having to re-calculate the system parameters were presented. The methods were illustrated by an example and verified experimentally: „wireless” method – 13 flat coils with outer diameter of 15 cm, transfer distance of 80 cm, operating frequency of 300 kHz, output power of 100 W, efficiency of 85,9%, „wire” method – 14 flat coils with outer diameter of 15 cm, total transfer distance of 80 cm, operating frequency of 300 kHz, output power of 100 W, efficiency of 83,5%.
3
Content available remote Metoda projektowania i właściwości wieloodbiornikowej kaskady cewek w zastosowaniu do bezprzewodowego przesyłu energii elektrycznej
Kaczmarczyk Z., Frania K., Bodzek K., Ruszczyk A.
Przegląd Elektrotechniczny
|
2017
|
R. 93, nr 6
89--94
PL
W artykule scharakteryzowano wieloodbiornikową kaskadę cewek sprzężonych magnetycznie realizującą bezprzewodowy przesył energii elektrycznej. Kaskada wieloodbiornikowa (rys. 2) stanowi uogólnienie rezonansowej kaskady cewek (rys. 1) [2]. Opracowano względny macierzowy model kaskady wieloodbiornikowej umożliwiający określenie jej właściwości. Wykorzystując opracowany model, zaproponowano metodę projektowania tego typu kaskady. Metoda została zilustrowana przykładem oraz zweryfikowana eksperymentalnie (18 płaskich cewek o średnicy zewnętrznej 22 cm, odległości rozmieszczenia odbiorników 8,8, 44,1, 79,4, 114,7 i 150 cm, częstotliwość pracy 350 kHz, całkowita moc wyjściowa 12 W, sprawność 81,4%).
EN
The paper describes the multi-load cascade of magnetically coupled coils designed for wireless electrical energy transfer. The multi-load cascade (Fig. 2) is a generalization of the resonant cascade of coils (Fig. 1 ) [2]. The matrix, relative model of the multi-load cascade was formulated to determine its properties. Applying the model, the design method of such cascades was proposed. The method was illustrated by an example and verified experimentally (18 flat coils with outer diameter of 22 cm, distribution distances of receivers of 8.8, 44.1, 79.4, 114.7 and 150 cm, operating frequency of 350 kHz, total output power of 12 W, efficiency of 81,4%).
4
Content available remote Metoda projektowania i właściwości rezonansowej kaskady cewek w zastosowaniu do bezprzewodowego przesyłu energii elektrycznej
Kaczmarczyk Z., Frania K., Bodzek K., Ruszczyk A.
Przegląd Elektrotechniczny
|
2016
|
R. 92, nr 4
120--125
PL
W artykule scharakteryzowano rezonansową kaskadę cewek sprzężonych magnetycznie przeznaczoną do bezprzewodowego przesyłu energii elektrycznej. Opracowany został macierzowy model kaskady bazujący na parametrach względnych, umożliwiający wyznaczenie jej właściwości. Następnie, wykorzystując przygotowany model, zaproponowano metodę projektowania tego typu kaskady. Metodę zilustrowano przykładem i pozytywnie zweryfikowano eksperymentalnie (10 płaskich cewek o średnicy zewnętrznej 14 cm, odległość przesyłu 45 cm, częstotliwość 100 kHz, moc wyjściowa 100 W, sprawność 85,5%). Zaprezentowano również metodę transformacji parametrów kaskady po stronie obciążenia lub zasilania.
EN
The paper describes the resonant cascade of magnetically coupled coils designed for wireless electrical energy transfer. The matrix model of the cascade was formulated to determine its properties. The model is based on relative parameters. Then, applying the prepared model, the design method of such cascades was proposed. The method was illustrated by an example and positively verified experimentally (10 flat coils with outer diameter of 14 cm, transfer distance of 45 cm, frequency of 100 kHz, output power of 100 W, efficiency of 85,5%) The transformation method of cascade parameters on the load or supply side was also presented.
5
Content available remote Wysokoczęstotliwościowe falowniki rezonansowe klasy DE i E – modelowanie, sterowanie, zastosowania
Kasprzak M., Kaczmarczyk Z., Legutko P., Zaleśny P.
Prace Naukowe Politechniki Śląskiej. Elektryka
|
2015
|
z. 4
69--80
PL
W artykule zaprezentowano dwa falowniki rezonansowe klasy DE i E, bazujące na tranzystorach MOSFET i pracujące w zakresie częstotliwości megahercowych. Opisano zasadę działania obu falowników oraz ich modele analitycznonumeryczne. W modelach falowników uwzględniono pojemności wyjściowe oraz skończone czasy wyłączania tranzystorów MOSFET. Opisano najnowsze tranzystory RF Power MOSFET oraz ich drajwery – dyskretne i rezonansowe. Podano przykład zastosowania falownika klasy DE o mocy 500 W i częstotliwości 13,56 MHz do nagrzewania dielektrycznego.
EN
Two resonant inverters, Class DE and E, based on MOSFET transistors and at frequencies in the megahertz’s range are described in the paper. The operation principle and analytically-numerical models are presented. The output capacitance and sufficient switch-off time of MOSFET is taken into account in inverter models. The most recent RF Power MOSFET transistors and two types of gate drivers are described – discrete type and resonant type. An example of application of 500 W/13,56 MHz Class DE inverter dedicated to dielectric heating is discussed too.
6
Content available A multi-coil wireless power transfer (MC-WPT) system - analysis method and properties
Kaczmarczyk Z., Bodzek K., Ruszczyk A., Kasprzak M., Domoracki A.
Measurement Automation Monitoring
|
2015
|
Vol. 61, No. 10
480--483
EN
The paper is devoted to some problems of multi-coil wireless power transfer (MC-WPT) systems. It is well known that the effective gap for MC-WPT systems can be extended for relatively long distances preserving high efficiency. The paper is organized as follows. In Section 2, the system is described by a matrix model. This model is prepared to determine system properties. In Section 3, the optimization procedure which allows improving the system performance at the desired operating point is introduced. Section 4 contains the results of experimental verification. Moreover, the paper presents an interesting phenomenon of the current unbalance among the system coils.
7
Content available remote Model i metoda projektowania wysokoczęstotliwościowego falownika klasy EF
Kaczmarczyk Z.
Przegląd Elektrotechniczny
|
2014
|
R. 90, nr 6
73--78
PL
W artykule przedstawiono model i metodę projektowania wysokoczęstotliwościowego falownika klasy EF z dołączoną ćwierćfalową linią długą po stronie zasilania. Zwiększanie częstotliwości pracy falowników rezonansowych wymaga stosowania dedykowanych metod do ich analizy i projektowania. Koniecznym staje się uwzględnienie parametrów pasożytniczych ich istotnych podzespołów. Zaproponowana koncepcja została wyjaśniona oraz zweryfikowana. Dwa falowniki klasy EF (20 MHz, 400 W) zostały zaprojektowane i przebadane.
EN
A model and design method of high-frequency Class EF inverter using a quarterwave transmission line on the supply side is presented in the article. With increasing operating frequency of resonant inverters, more sophisticated methods for their analysis and design are required. In this case, parasitic parameters of their main components cannot be omitted. The proposed concept was explained and verified. Two Class EF inverters (20 MHz, 400 W) was designed and tested.
8
Content available remote Metoda projektowania wysokoczęstotliwościowych falowników klasy E
Kaczmarczyk Z.
Prace Naukowe Politechniki Śląskiej. Elektryka
|
2014
|
z. 4
53--66
PL
W artykule przedstawiono metodę projektowania wysokoczęstotliwościowych falowników klasy E. Ze zwiększaniem częstotliwości pracy falowników rezonansowych konieczne staje się stosowanie bardziej złożonych (dokładniejszych) metod ich projektowania, uwzględniających istotne parametry pasożytnicze (np. nieliniową pojemność wyjściową tranzystora MOSFET). Zaproponowana metoda została wyjaśniona oraz zweryfikowana. Zaprojektowano i przebadano laboratoryjnie dwa falowniki klasy E (30 MHz, 300 W).
EN
A design method of high-frequency Class E inverters is presented in the article. With increasing operating frequency of resonant inverters, more complex (more accurate) methods for their design are required. In this case, inverter parasitic parameters (e.g. nonlinear output capacitance of MOSFET transistor) are taken into consideration. The proposed method is explained and verified. Two Class E inverters (30 MHz, 300 W) were designed and laboratory tested.
9
Content available remote Wysokoczęstotliwościowy falownik klasy EF
Kaczmarczyk Z.
Przegląd Elektrotechniczny
|
2012
|
R. 88, nr 4b
110-115
PL
W artykule przedstawiono podstawowe właściwości i weryfikację laboratoryjną koncepcji wysokoczęstotliwościowego falownika klasy EF z dołączoną ćwierćfalową linią długą po stronie zasilania. Zaprojektowano, skonstruowano i przebadano laboratoryjne falowniki klasy E i EF o częstotliwości pracy 20 MHz, szczytowym napięciu tranzystora 400 V i mocy wyjściowej 400 W. Falownik klasy E stanowił falownik referencyjny dla falownika klasy EF.
EN
Main characteristics and laboratory verification of the concept of the high-frequency Class EF inverter using a quarterwave transmission line on the supply side are presented in the article. The Class E and EF inverters operating at frequency of 20 MHz, transistor peak voltage of 400 V and output power of 400 W were designed, built and laboratory tested. The Class E inverter was the reference point for the Class EF inverter.
10
Content available remote Falownik klasy E 27 MHz, 500 W o podwyższonej sprawności
Kaczmarczyk Z., Jurczak W.
Przegląd Elektrotechniczny
|
2010
|
R. 86, nr 2
221-224
PL
W artykule przedstawiono model komputerowy i wyniki weryfikacji eksperymentalnej dwóch falowników klasy E. Falownik pierwszy pracował optymalnie z częstotliwością 27 MHz i mocą wyjściową około 500 W. Częstotliwość pracy i moc wyjściowa falownika drugiego pozostały takie same, natomias nie pracował on optymalnie. Jego parametry zostały zmodyfikowane, aby zminimalizować straty mocy w tranzystorze – zwiększyć sprawność. Model komputerowy został zweryfikowany eksperymentalnie. Wyniki pomiarów potwierdziły poprawność modelu i możliwość zwiększenia sprawności falownika klasy E.
EN
A computer model and results of the experimental verification of two Class E inverters have been presented in the paper. The first inverter operated in optimum mode with the frequency of 27 MHz and the output power of about 500 W. The operating frequency and the output power of the second inverter were preserved, but the inverter operated in non-optimum mode. Its parameters were modified in order to minimize transistor power losses – to increase efficiency. The computer model was verified experimentally. Measurements validated the model and proved the possibility of increase in the efficiency of the Class E inverter.
11
Content available Prototyp układu bezprzewodowej transmisji energii elektrycznej
Cieśla T., Kaczmarczyk Z., Stępień M., Kustosz R., Grzesik B.
Pomiary Automatyka Kontrola
|
2010
|
R. 56, nr 8
922-925
PL
W artykule opisano prototyp układu bezprzewodowej transmisji energii elektrycznej, który może być zastosowany do zasilania protezy serca. Opisano poszczególne podzespoły prototypu oraz zaprezentowano wybrane wyniki pomiarów przy mocy wyjściowej ~30 W i odległości pomiędzy planarnymi cewkami sprzężonymi magnetycznie 10÷15 mm. Przy mocy wyjściowej 32,5 W i odległości pomiędzy cewkami 13 mm, pomimo wysokiej częstotliwości pracy układu (800 kHz), uzyskano całkowitą sprawność 92,3%. W artykule zaproponowano metodę projektowania układu oraz oszacowano rozkład strat mocy w jego podzespołach.
EN
A prototype of a wireless energy transfer system is described in the paper. It could be applicable for powering the artificial heart. Wire-less energy transfer is based on magnetically coupled planar coils (Fig. 4). The coils are attached to the coordinate table (Fig. 2) which is used to set the distance between them. The system operates at 800 kHz with output power of ~30 W and distance between the coils of 10÷15 mm. It is powered by a Class E inverter (Fig. 3). A synchronous rectifier (Fig. 6) and capacitive output filter are used to supply a resistive load with high efficiency. In order to minimize power losses of the system, an appropriate design procedure is included and explained in the paper. The prototype system was fabricated and tested to confirm theoretical predictions. Meas-ured voltage and current waveforms illustrates the inverter and synchronous rectifier operation (Fig. 7). The DC-DC efficiency and output power of the system as a function of the distance between the coils were also measured (Fig. 8). The maximum efficiency of 92,3% was obtained for the distance between the coils of 13 mm and output power of 32,5 W. Additionally, the analysis of power losses distribution in each component of the system was included (Fig. 9). The results confirm satisfactory performances of the tested prototype system.
12
Content available remote Obwody do bezprzewodowego przesyłu energii elektrycznej
Cieśla T., Kaczmarczyk Z., Grzesik B., Stępień M.
Prace Naukowe Politechniki Śląskiej. Elektryka
|
2009
|
z. 4
135-149
PL
W pracy przeanalizowano i porównano właściwości podstawowych obwodów stosowanych do bezprzewodowego przesyłu energii elektrycznej za pośrednictwem cewek sprzężonych magnetycznie. Analitycznie wyznaczono ogólne warunki uzyskania minimum względnej średniej energii gromadzonej w polu magnetycznym cewek i maksimum sprawności przesyłu energii przez te obwody. Ponadto, zamieszczono zależności umożliwiające obliczenie średniej energii, sprawności przesyłu oraz mocy przesyłanej. Na podstawie przeprowadzonej analizy zaproponowano algorytm optymalnego projektowania obwodów przeznaczonych do bezprzewodowego przesyłu energii.
EN
Analysis and comparison of characteristics of basic circuits used in wireless energy transfer via magnetically coupled coils are presented in the paper. Analytical general solutions for the minimum normalized average energy accumulated in a magnetic field of the coils and for the maximum transfer efficiency of the circuits are provided. Additionally, equations for calculating the average energy, transfer efficiency and transferred power are given. As a result of the presented analysis, the algorithm of the optimum design of the circuits for wireless energy transfer is proposed.
13
Content available remote Falownik klasy E - 27 MHz, 500 W
Kaczmarczyk Z., Jurczak W.
Prace Naukowe Politechniki Śląskiej. Elektryka
|
2008
|
z. 4
207-218
PL
W artykule krótko scharakteryzowano problematykę falowników wysokich częstotliwości oraz przedstawiono model komputerowy i wyniki weryfikacji eksperymentalnej falownika klasy E o częstotliwości pracy 27 MHz i mocy wyjściowej 500 W. W falowniku tym pojemność równoległa do tranzystora równa jest jedynie jego pasożytniczej pojemności wyjściowej. Przedstawiony model umożliwia dokonanie analizy właściwości oraz syntezy parametrów falownika do pracy optymalnej. Model falownika zawiera model tranzystora z rezystancją przewodzenia, czasem wyłączania oraz stratną nieliniową pojemnością wyjściową tranzystora. W celu zweryfikowania modelu komputerowego zaprojektowano i przebadano laboratoryjny falownik klasy E. Wyniki pomiarów potwierdzają poprawność opracowanego modelu falownika.
EN
Some problems concerning high-frequency inverters, a computer model and results of the experimental verification of a 27 MHz, 500 W Class E inverter are presented in the paper. A capacitance connected in parallel with the transistor of the inverter is only composed of the transistor output capacitance. The proposed model can be applied to the analysis of the inverter characteristics and the synthesis of its parameters for the optimum operation. The inverter model includes a transistor model with on-resistance, turn-off time and lossy nonlinear output capacitance of the transistor. The laboratory setup of the Class E inverter has been built and tested to verify the computer model. The measurements validate the inverter model.
14
Poprawa właściwości energetycznych falowników klasy e przez maksymalizację wykorzystania tranzystora
Kaczmarczyk Z.
Zeszyty Naukowe. Elektryka / Politechnika Śląska
|
2007
|
z. 200
1-177
PL
Przedmiotem pracy są energoelektroniczne, rezonansowe falowniki klasy E i problematyka dotycząca ich właściwości energetycznych. Zasadniczym celem pracy jest kompleksowe przeanalizowanie możliwości zwiększenia mocy wyjściowej oraz sprawności falownika klasy E przez lepsze wykorzystanie parametrów pracy tranzystora. Do realizacji tego celu zastosowano odpowiednią analizę teoretyczną i weryfikujące badania laboratoryjne. Najważniejszymi założeniami obowiązującymi w ramach pracy są: zachowanie parametrów pracy tranzystora oraz dominacja strat mocy przewodzenia nad pozostałymi stratami tranzystora. Na początku pracy dokonano przeglądu stanu aktualnego zagadnienia (rozdz. 2). Następnie scharakteryzowano właściwości statyczne i dynamiczne tranzystorów mocy MOSFET, istotne z punktu widzenia ich stosowania w falownikach klasy E (rozdz. 3). Wskazano parametry tranzystorów ograniczające sprawność i moc wyjściową falowników. Ponieważ porównanie właściwości energetycznych oraz przeprowadzenie maksymalizacji sprawności falowników klasy E wymaga użycia odpowiednich współczynników, dlatego zdefiniowano sprawność drenową r\D, sprawność całkowitą rj, współczynnik mocy zainstalowanej tranzystora kvi oraz zmodyfikowany współczynnik wydajności mocy wyjściowej falownika CPQ (rozdz. 4). Wykazano, że kształt przebiegów napięcia i prądu tranzystora (wartość współczynnika &OT) ma wpływ na osiągane sprawności oraz moce wyjściowe falowników rezonansowych. W kolejnej części pracy wyjaśniono i uporządkowano terminologię z zakresu falowników klasy E (rozdz. 5) oraz dokonano systematycznego przeglądu i rozbudowanego porównania wybranych właściwości falowników klasy E (rozdz. 7). Zaproponowano nową, uogólnioną definicję układów klasy E, w której jako główny warunek podano maksymalnie miękkie przełączanie zaworu (diody, tyrystora, tranzystora). Znane z literatury klasy układów, uwzględniając ich specyficzne właściwości i charakterystyczne nazewnictwo, pogrupowano w klasy podstawowe, odwrotne, niepełne i mieszane. Następnie wyjaśniono współzależność pomiędzy wartościami parametrów falownika klasy E a realizowanym rodzajem pracy (pracą optymalną, suboptymalną lub nieoptymalną). Pokazano również możliwe, użyteczne lub całkowicie nieprzydatne praktycznie przypadki pracy optymalnej falownika klasy E. W celu oceny właściwości energetycznych różnych falowników rezonansowych wstępnie porównano pod tym względem wszystkie falowniki klasy E, falowniki klasy EF2 i E/F3 oraz kilka powszechnie znanych falowników klasy DE, D i D"1. Wymagane wartości ich parametrów obliczono na podstawie modeli komputerowych falowników. Modele te bazowały na równaniach stanu i ich rozwiązaniu za pomocą metody macierzy przejścia w programie Matlab (rozdz. 6, dodatek). Szczegółowa analiza właściwości falownika klasy E w funkcji jego parametrów wykazała (rozdz. 8), że niewielkie podwyższenie jego sprawności i kilkuprocentowe zwiększenie mocy wyjściowej można uzyskać stosując płytką pracę nieoptymalną, zmniejszając współczynnik wypełnienia przewodzenia tranzystora lub dołączając kondensator różnicowy w falowniku symetrycznym. Dlatego kontynuowano poszukiwania innych, bardziej efektywnych metod poprawy właściwości energetycznych falownika klasy E. Korzystniejszy kształt przebiegów napięcia i prądu tranzystora oraz wyższe sprawności i większe moce wyjściowe uzyskuje się w falownikach klasy EF2 i E/F3 (rozdz. 9). Falowniki te można utworzyć z dowolnego falownika klasy E. Wymagane jest jedynie dołączenie równoległe do tranzystora dodatkowego, szeregowego obwodu rezonansowego oraz właściwy dobór parametrów falownika. W falowniku klasy EF2 obwód ten dostrojony jest w przybliżeniu do częstotliwości drugiej harmonicznej, natomiast w falowniku klasy E/F3 do częstotliwości trzeciej harmonicznej. W obu falownikach tranzystor przełączany jest maksymalnie miękko, typowo dla układów klasy E. Na podstawie wyników analizy właściwości falowników klasy EF2 i E/F3 stwierdzono, że maksymalny przyrost ich mocy wyjściowych względem mocy falownika klasy E wynosi odpowiednio około 43% i 25% przy zachowaniu parametrów pracy tranzystora. Następnie kontynuowano analizę właściwości falowników klasy E, E?2 i E/F3. Przedstawiono i przedyskutowano pewne aspekty wpływu zmian parametrów falowników na ich właściwości. Na zakończenie pracy wybrane wyniki analizy teoretycznej potwierdzono eksperymentalnie (rozdz. 11). Skonstruowano oraz przebadano laboratoryjne falowniki klasy E, EF2 i E/F3, pracujące optymalnie z częstotliwością l MHz. Podczas pomiarów straty mocy (6,5 W) oraz wartość szczytową napięcia (455 V) tranzystora mocy MOSFET typu SPP20N65C3 utrzymywano na w przybliżeniu jednakowym poziomie. Dla kolejnych falowników klasy E, EF2 i E/F3 uzyskano następujące wyniki: sprawności drenowe 96,7%, 97,1%, 97,5%, sprawności całkowite 96,1%, 96,7%, 97,0% oraz moce wyjściowe 365,3 W, 525,3 W, 448,0 W. Stosunki mocy wyjściowych falowników klasy EF2 i E/F3 do mocy wyjściowej falownika klasy E wynosiły 1,44 oraz 1,23. Porównując wyniki obliczeń teoretycznych i pomiarów, pozytywnie zweryfikowano opracowane i wykorzystane w pracy modele komputerowe falowników klasy E, EF2 i E/F3. Falowniki klasy E i EF2 przebadano również przy częstotliwości pracy 16 MHz. Stosując specjalizowany tranzystor MOSFET typu DE375-102N10A, uzyskano odpowiednio: sprawności drenowe 88%, 91%, sprawności całkowite 86%, 89% oraz moce wyjściowe 800 W, 970 W. Praca zawiera również zestawienie ważniejszych określeń i terminów oraz dodatek, w którym zamieszczono szczegółowy opis modeli falowników klasy E, EF2 i E/F3 w programie Matlab.
EN
Power electronic, resonant Class E inverters and problems concerning their power capabilities are the subject of the work. The main aim is to carefully analyze the possibilities of increasing the output power and efficiency of a Class E inverter by improving the utilization of transistor parameters. With this end in view, a proper theoretical analysis and verifying laboratory research have been applied. The theoretical analysis has been carried out on the assumption that the transistor parameters are constant and conduction power losses dominate the rest of transistor power losses. At the beginning of the work, the state of the art of the subject was presented (Chapter 2). Next, the static and dynamic properties of power MOSFET transistors were described, which are particularly important when the transistors are used in Class E inverters (Chapter 3). The transistor parameters limiting efficiency and output power of inverters were indicated. In order to compare the power capabilities of Class E inverters and to maximize their efficiency, the following factors were defined: drain efficiency tjD, overall efficiency tj, factor of transistor installed power kui, and modified power output capability CPO (Chapter 4). It was shown, that the shape of the transistor voltage and current waveforms (the values of factor kui) determines the efficiency and the output power of resonant inverters. In the next part of the work, the terminology concerning Class E inverters (Chapter 5) was explained and arranged. Moreover, the systematic overview and the extended comparison of some properties of Class E inverters were carried out (Chapter 7). A new, generalized definition of Class E circuits was proposed, including in it as a fundamental condition maximum softswitching of a switch (a transistor, a thirstier or a diode). The known classes of circuits were grouped into basic, inverse, sub-, and mixed classes, taking into account their specific properties and nomenclature. Next, the correlation between selected parameters of the Class E inverter and its operation mode (optimum, suboptimum or non-optimum operation) was explained. There were also shown some possible and useful or totally useless modes of the optimum operation of the Class E inverter. In order to evaluate the power capabilities of different resonant inverters, all members of the Class E inverter family, Class E2 and EfF inverters, and several well-known Class DE, D, and D"1 inverters were compared in this regard. The required values of their parameters were computed by means of the computer models of the inverters. These models based on the state equations and their solutions using the method of matrix exponential in the Matlab program (Chapter 6, Appendix). The detailed analysis of the Class E inerter properties as a function of its parameters proved (Chapter 8), that a small increase in the efficiency and a few percent increase in the output power of the inverter can be obtained by applying its limited non-optimum operation, decreasing a transistor on-duty cycle or adding a differential capacitor in a symmetric inverter. Therefore, there were continued the further explorations of different, more effective methods to improve the power capabilities of a Class E inverter. The more beneficial shape of the transistor voltage and current waveforms, the higher efficiency and output power are obtained in Class EF2 and E/F3 inverters (Chapter 9). These inverters can be created from any Class E inverter. With this aim in view, an additional, series resonant circuit should be connected in parallel with the transistor and the inverter parameters should be properly adjusted. In the Class EF2 inverter this circuit resonates approximately at the second harmonic, and in the Class E/F3 inverter at the third harmonic. In both inverters the transistor is maximally soft-switched, which is typical of Class E circuits. Basing on the analysis of the properties of the Class EF2 and E/F3 inverters, it was found that the maximum increase in their output powers was approximately equal to 43% and 25%, respectively, in comparison with the Class E inverter performance. These results were obtained keeping the same transistor parameters for all the inverters. Next, the analysis of the properties of the Class E, EF2, and E/F3 inverters was continued. Some aspects of the influence of changing parameters on their properties were presented and discussed. In the last part of the work, selected results of the theoretical analysis were confirmed experimentally (Chapter 11). The laboratory Class E, EF2, and E/F3 inverters were designed and tested at the operating frequency of l MHz. During the measurements, the power losses (6.5 W) and the peak voltage (455 V) of a SPP20N65C3 MOSFET transistor were approximately kept at the constant level. The following results were obtained for the Class E, EF2, and E/F3 inverters, respectively: drain efficiency of 96.7%, 97.1%, 97.5%, overall efficiency of 96.1%, 96.7%, 97.0%, and output power of 365.3 W, 525.3 W, 448.0 W. The ratios of the output powers of the Class EF2 and E/F3 inverters to the Class E output power were equal to l .44 and l .23, respectively. The computer models of the Class E, EF2, and E/F3 inverters were successfully verified by comparing the results of their calculations and the measurements of the laboratory inverters. The Class E and EF2 inverters were also tested at the operating frequency of 16 MHz. Applying as a switching device a DE375-102N10A MOSFET transistor, the following results were obtained, respectively: drain efficiency of 88%, 91%, overall efficiency of 86%, 89%, and output power of 800 W, 970 W. The work also includes a set of relevant definitions and terms, and the appendix, where the computer models of the Class E, EF2, and E/F3 inverters in the Matlab program were detailed.
15
Content available remote Falownik klasy E o zmniejszonych stratach mocy tranzystorów-symulacja i badania laboratoryjne
Kaczmarczyk Z., Jurczak W.
Prace Naukowe Politechniki Śląskiej. Elektryka
|
2007
|
z. 4
37-46
PL
W artykule wyjaśniono koncepcję zmniejszenia strat mocy tranzystorów symetrycznego falownika klasy E, polegającą na zmniejszeniu wartości skutecznej prądów tranzystorów jedynie przez dołączenie kondensatora różnicowego do bazowej topologii symetrycznego falownika klasy E. W celu zweryfikowania tej koncepcji porównano wyniki pomiarów laboratoryjnego falownika klasy E (500 W, 1 MHz) przed i po dołączeniu kondensatora różnicowego. Przedstawiona została również szczegółowa analiza właściwości takiego falownika za pomocą programu SPICE.
EN
A concept of reducing transistor power losses of a symmetric (push-pull) Class E inverter is explained in the paper. The concept consists in lowering the rms value of transistor currents only by adding a differential capacitor to a basic topology of the symmetric Class E inverter. In order to verify this concept, the measurement results of the laboratory Class E inverter (500 W, 1 MHz) before and after connecting the differential capacitor are compared. The detailed analysis of the inverter properties by means of SPICE software is also presented.
16
Content available remote A high-efficiency Class E inverter - computer model, laboratory measurements and SPICE simulation
Kaczmarczyk Z.
Bulletin of the Polish Academy of Sciences. Technical Sciences
|
2007
|
Vol. 55, nr 4
411-417
EN
The paper presents the theoretical background, computer model, laboratory measurements and SPICE simulation results of a 323 W, 1 MHz Class E inverter operating with an efficiency of 97%. The inverter is built around a CoolMOS transistor from Infineon Technologies. The transistor belongs to a new generation of high quality, optimized for low conduction losses and high speed switching power MOSFET-s. The presented computer model of Class E inverter is based on a state-space description and allows computing the inverter parameters for the optimum operation. Its validity has been confirmed experimentally. The SPICE simulation of the inverter has been also carried out in order to obtain better agreement between measurement and calculation results.
17
Falowniki klasy E o podwyższonej sprawności
Kaczmarczyk Z.
Zeszyty Naukowe. Elektryka / Politechnika Śląska
|
2006
|
z. 198
49-60
PL
W artykule przedstawiono koncepcję podwyższenia sprawności falownika klasy E, polegającą na dołączeniu dodatkowego, szeregowego obwodu rezonansowego. Odpowiednio dostrojony obwód dodatkowy umożliwia poprawę kształtu napięcia tranzystora oraz wpływa na podwyższenie sprawności falownika. Równocześnie zachowane są warunki komutacji miękkiej ZVS i ZdVS typowe dla klasy E. W celu potwierdzenia zaproponowanej koncepcji dokonano pomiarów laboratoryjnych klasycznego falownika klasy E oraz ulepszonych falowników klasy EF2 i E/F2. Zmierzone przy częstotliwości pracy l MHz wartości mocy wyjściowych wynosiły 366 W, 526 W i 447 W, jednocześnie wyznaczono sprawności całkowite 96,6%, 97,1% i 97,4%, odpowiednio dla falowników klasy E, EF2 i E/F3.
EN
The paper presents a new concept of efficiency increase of Class E inverters. It is based on inserting an additional series resonant circuit in a basic Class E topology. The properly tuned additional circuit improves the shape of transistor voltage waveform and, as a result, inverter efficiency. At the same time, ZVS and ZdVS soft-switching conditions typical of Class E, are preserved. Measurements results of a classic Class E inverter and improved Class EF2 and E/F3 inverters are given to verify the validity of the presented concept. The measured output power of the inverters was 366 W, 526 W, and 447 W, with the total efficiency of 96,6%, 97,1%, and 97,4% respectively at the operating frequency of l MHz.
18
Coaxial transformer for power electronics -technology of prototype and its characteristics
Grzesik B., Stępień M., Kaczmarczyk Z., Zygmanowski M., Maciak E.
Zeszyty Naukowe. Elektryka / Politechnika Śląska
|
2006
|
z. 198
19-28
EN
The coaxial transformer for high power conversion is the aim of this work. The paper contains an idea of the transformer, its novel technology and characteristics. The coaxial transformer is a system of coaxially arranged pipes divided by a thin layer of electrical insulation. The transformer has high efficiency of 98% within the broad range of load, high power density, approx. 75 kW/kg, good coupling and small leakage inductances (FEM). The experimental transformer is a practical verification of this idea. The novel method of manufacturing technology is developed for the presented transformer. The characteristics of the prototype transformer presented in this paper are primarily efficiency and power density. The transformer properties are determined on the basis of FEM simulations and measurements. The experimental results are compared with those obtained from FEM analysis.
PL
Przedmiotem pracy jest transformator energoelektroniczny dużej mocy. W pracy opisano ideę transformatora, zaproponowano nowoczesną technologię jego wykonania oraz opisano podstawowe właściwości. Transformator współosiowy jest układem współosiowych rur przedzielonych warstwą izolacji. Taki układ zapewnia dobre sprzężenie między uzwojeniami oraz minimalizuje straty mocy w uzwojeniach. Opisywany w pracy transformator charakteryzował się sprawnością powyżej 98% w szerokim zakresie obciążeń oraz gęstością mocy około 75 kW/kg (FEM). W celu potwierdzenia korzystnych właściwości transformatora zbudowano jego prototyp. W pracy zaproponowano nowoczesną technologię wykonania transformatora, polegającą na odpowiednim nanoszeniu cienkich warstw. Podstawowe charakterstyki transformatora opisywane w pracy to sprawność i gęstość mocy. Wyniki pomiarów porównane zostały z wynikami symulacji komputerowych MES.
19
Mapy pracy falowników klas D, DE, E przy zmiennych parametrach obciążenia
Kaczmarczyk Z.
Zeszyty Naukowe. Elektryka / Politechnika Śląska
|
2004
|
z. 192
75-84
PL
W pracy przedstawiono analizę zależności rodzaju pracy falowników klas D, DE oraz E od wartości ich parametrów obciążenia L, R. Analizy tej dokonano na podstawie płaszczyzny względnych parametrów (R/Ropt, L/Lopt) dla ustalonych pojemności falowników, skończonej wartości dobroci obwodu rezonansowego oraz zbadano wpływ parametrów sterowania falowników (częstotliwości i współczynnika wypełnienia wysterowania). Dla wybranych punktów z płaszczyzny parametrów falowników (R/Ropt, L/Lopt) dokonano odpowiednich symulacji komputerowych.
EN
An influence of load parameters L, R on operation modes of Class D, DE and E inverters is presented and considered in this paper. It is made on the basis of the plane of relative parameters (R/Ropt, L/Lopt) for fixed values of capacitances and a finite quality factor Q of the inverters. Operating frequency and switch duty ratio are also taken into account. Some simulation results for selected points from the plane of relative parameters (R/Ropt, L/Lopt) are given as an illustration.
20
Content available remote Falownik klasy E - teoria i praktyka przekształtnika wysokiej częstotliwości
Kaczmarczyk Z.
Przegląd Elektrotechniczny
|
2004
|
R. 80, nr 9
817-820
PL
W artykule przedstawiono uzasadnienie tendencji podwyższania częstotliwości pracy falowników, opisano podstawowe właściwości i zasadę działania reprezentatywnego falownika klasy E. Dokonano przeglądu literatury, ilustrującego obszar możliwych zastosowań tego typu falowników. Wybrane realizacje praktyczne falowników klasy E zostały szczegółowo scharakteryzowane, przedstawiając ich częstotliwości pracy, moce, sprawności oraz zastosowania.
EN
A justification of a tendency to increase in operating frequency of inverters and a description of basic properties and operation principle of a representative Class E inverter are presented in the paper. Next, an application area of such kind of inverters is delivered based on literature data. Selected fabricated Class E inverters are described in details and their operating frequency, power, efficiency and application are tabulated.
first rewind previous Strona / 2 next fast forward last
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.