Metoda projektowania wysokoczęstotliwościowych falowników klasy E – Matlab-Simulink

• Autorzy: Kaczmarczyk, Zbigniew

Warianty tytułu

EN

Design method of high-frequency Class E inverters – Matlab-Simulink

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Specyficzne właściwości wysokoczęstotliwościowych falowników klasy E (niepomijalne parametry pasożytnicze) stanowią wyzwanie na etapie ich projektowania i konstruowania. Koncepcję stosunkowo prostej i dokładnej metody projektowania tego typu falowników w środowisku Matlab-Simulink przedstawiono w ramach artykułu. W tym celu wykorzystano opracowany model symulacyjny i procedurę obliczeniowooptymalizacyjną. Koncepcję zweryfikowano eksperymentalnie na podstawie badań skonstruowanego prototypu (20 MHz, 226 W, 92,5%).

EN

The specific properties of high-frequency Class E inverters (non-negligible parasitic parameters) present a challenge at the design and construction stage. The concept of a relatively simple and accurate design method of this type of inverters in the Matlab-Simulink environment is presented in the article. For this purpose, the developed simulation model and calculation-optimization procedure were applied. The concept was verified experimentally on the basis of tests of the built prototype.

Słowa kluczowe

PL

falownik klasy E; miękkie przełączanie; metoda projektowania; Matlab Simulink

EN

class E inverter; soft switching; design method; Matlab-Simulink

• Czasopismo: Przegląd Elektrotechniczny
• Rocznik: 2023
• Tom: R. 99, nr 3
• Strony: 65--70
• Opis fizyczny: Bibliogr. 21 poz., rys.

Twórcy

autor

Kaczmarczyk, Zbigniew

• Politechnika Śląska, Katedra Energoelektroniki, Napędu Elektrycznego i Robotyki, ul. B. Krzywoustego 2, 44-100 Gliwice,

Bibliografia

• [1] Kaczmarczyk Z., Falownik klasy E - teoria i praktyka przekształtnika wysokiej częstotliwości, Przegląd Elektrotechniczny, 80 (2014), nr 9, 817-820
• [2] Fu M., Yin H., Liu M., Ma C., Loading and Power Control for a High-Efficiency Class E PA-Driven Megahertz WPT System, IEEE Transactions on Industrial Electronics, 63 (2016), No. 11, 6867-6876
• [3] Erel M. Z., Bayindir K. C., Aydemir M. T., Chaudhary S. K.,Guerrero J. M., A Comprehensive Review on Wireless Capacitive Power Transfer Technology: Fundamentals and Applications, IEEE Access, 10 (2022), 3116-3143
• [4] Mikołajewski M., Wzmacniacz klasy E na zakres CB, Przegląd Elektrotechniczny, 92 (2016), nr 9, 16-19
• [5] Aldhaher S., Yates D. C., Mitcheson P. D., Load-IndependentClass E/EF Inverters and Rectifiers for MHz-Switching Applications, IEEE Transactions on Power Electronics, 33 (2018), No. 10, 8270-8287
• [6] Bąba S., Gajewski W., Jasiński M., Żelechowski M., Kaźmierkowski M. P., High Performance Power Supplies for Plasma Materials Processing, IEEE Access, 9 (2021), 19327-19344
• [7] Chinga R. A., Lin J., Roy S., Self-Tuning High-Voltage High-Frequency Switching Power Amplifier for Atmospheric-Based Plasma Sterilization, IEEE Transactions on Plasma Science, 42 (2014), No. 7, 1861-1869
• [8] Kaczmarczyk Z., Poprawa właściwości energetycznych falowników klasy E przez maksymalizację wykorzystania tranzystora, monografia, Prace Naukowe Politechniki Śląskiej, s. Elektryka, z. 200 (Gliwice 2007), ISSN 0072-4688
• [9] Sokal N. O., Sokal A. D., Class E-A new class of high-efficiency tuned single-ended switching power amplifiers, IEEE Journal of Solid-State Circuits, 10 (1975), No. 3, 168-176
• [10] Sokal N. O., Class-E RF Power Amplifiers, QEX, (2001), No. 204, 9-20 (HEPA-PLUS)
• [11] Kazimierczuk M. K: RF Power Converters, 2008 John Wiley & Sons, Ltd (2008), ISBN: 978-0-470-77946-0
• [12] Reynaert P., Mertens K. L. R., Steyaert M. S. J., A state-space behavioral model for CMOS class E power amplifiers, IEEE Transactions on Computer-Aided Design of Integrated Circuits and Systems, 22 (2003), No. 2, 132-138
• [13] Mediano A., Molina-Gaudo P., Bernal C., Design of Class E Amplifier With Nonlinear and Linear Shunt Capacitances for Any Duty Cycle, IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques, 55 (2007), No. 3, 484-492
• [14] Hayati M., Lotfi A., Kazimierczuk M. K., Sekiya H., Analysis and Design of Class-E Power Amplifier With MOSFET Parasitic Linear and Nonlinear Capacitances at Any Duty Ratio, IEEE Transactions on Power Electronics, 28 (2013), No. 11, 5222-5232
• [15] Kaczmarczyk Z., Model i metoda projektowania wysokoczęstotliwościowego falownika klasy EF, Przegląd Elektrotechniczny, 90 (2014), nr 6, 73-78
• [16] Kaczmarczyk Z., Metoda projektowania wysokoczęstotliwościowych falowników klasy E, Prace Naukowe Politechniki Śląskiej, s. Elektryka, z. 4 (2014), 53-66
• [17] Surakitbovorn K. N., Rivas-Davila J. M., On the Optimization of a Class-E Power Amplifier With GaN HEMTs at Megahertz Operation, IEEE Transactions on Power Electronics, 35 (2020), No. 4, 4009-4023
• [18] Application Notes; Impedance Measurement Handbook; A guide to measurement technology and techniques
• [19] https://ixapps.ixys.com/Datasheet/de275_501n16a.pdf
• [20] Kaczmarczyk Z., Zellner M., Frania K., Straty mocy i rezystancja zastępcza związane z przeładowywaniem nieliniowej pojemności wyjściowej tranzystora MOSFET, Przegląd Elektrotechniczny, 94 (2018), nr 3, 55-59
• [21] Legutko P., Falownik klasy E (30 MHz, 300 W) z niskostratnym drajwerem hybrydowym, Przegląd Elektrotechniczny, 94 (2018), nr 3, 69-74

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa nr SONP/SP/546092/2022 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2024).

Identyfikatory

DOI

10.15199/48.2023.03.10