W artykule zostały przedstawione wyniki prac związanych z opracowaniem uproszczonego tranzystorowego falownika napięcia do wentylatora kopalnianego typu PWS-10, powszechnie stosowanego w kopalniach rud miedzi.
Niniejsza rozprawa poświęcona jest wybranym metodom sterowania integracyjnego tranzystorowych falowników napięcia klasy D z szeregowym obwodem rezonansowym, pracujących jako przekształtniki typu DC/DC oraz DC/AC. Jako cel nadrzędny przyjęto warunek miękkiego przełączania zaworów (ZCS - Zero Current Switching) w pełnym zakresie regulacji, przy jednoczesnym zachowaniu ciągłości przepływu prądu w obwodzie rezonansowym. Skoncentrowano się na następujących metodach: - metoda bazująca na sterowaniu sygnałem będącym kombinacją sygnału o częstotliwości rezonansowej i jej subharmonicznych (SIC - Subharmonic Integration Control), - metoda modulacji gęstości impulsów zwarć przekątnej mostka na przeciąg czasu odpowiadający pojedynczej półfali prądowej (SWIPDM - Semi Wave Integral Pulse Density Modu- lation). Poza zagadnieniami teoretycznymi przedstawiono w pracy wyniki badań eksperymentalnych i symulacyjnych. Do najważniejszych osiągnięć uzyskanych w pracy należy zdaniem autora zaliczyć: - przeprowadzenie analizy i syntezy przetwornic tranzystorowych DC/DC i DC/AC sterowanych sygnałami o częstotliwościach będących subharmonicznymi częstotliwości rezonansowej. Najistotniejszymi wynikami tych prac było określenie efektów regulacji w zależności od rzędu subharmonicznej, wykazanie ścisłej zależności między charakterem pracy falownika jako źródłem prądu lub napięcia a parzystością subharmonicznej oraz wyznaczenie obszarów regulacji z prądem ciągłym, - opracowanie systemów sterowania opartych na metodzie funkcji stanu z bieżącą kontrolą 3 zmiennych charakteryzujących jednoznacznie stan obwodu rezonansowego (znak prądu, stan wy sterowania zaworów, stan przekroczenia wartości zadanej prądu). Zaproponowano dwa algorytmy sterowania dla metody SIC oraz jeden dla metody SWJPDM, - przedstawienie analizy właściwości regulacyjnych falowników tranzystorowych sterowanych przy użyciu metod integracyjnych opartych na teońi wartości i sekwencji przyrostów prądowych.
EN
The monograph is concerned with selected methods of integration control for class D transistor voltage source inverters with a series resonant circuit used as DC/AC and DC/DC converters. The main goal was to allow soft switching conditions (ZCS - zero current switching) in the full control range with simultaneous continuous current in the resonant circuit. The main focus of the work is based on the following methods: - integration control by the signal being the combination of resonant frequency and its subharmonics (SIC - Subharmonic Integration Control), - modulation of the density of the pulses shorting the diagonal of the bridge for a time of one current half-wave (SWIPDM - Semi Wave Integral Pulse Density Modulation). Besides the theoretical consideration, experimental and simulation results are presented. As the main results of the work, in author's opinion, the following should be mentioned: - Analysis and synthesis of transistor DC/DC and DC/AC converters controlled by subharmonic signals. The main achievements of this work are: proving close achievements between subharmonic order and the type of the inverter characteristics (voltage source vs. current source) and determination of control areas with continuous current. - The elaboration of the control systems based on the state function with temporary current monitoring of 3 variables. These variables uniquely describe the state of resonant circuit (the sign of current, the switching pattern of power transistor state, current setpoint over-draft state). Three control algorithms are proposed, two for the SIC method, and one for the SWIPDM method. Control property analysis of transistor converters with integration control based on the examination of values and sequences of the current increments. The elaboration of digital controllers for the SIC and SWIPDM methods with temporary monitoring of the current value in resonant circuit employing the proposed algorithms. The elaboration of specific computer simulation programs which enable control process recovery for given control algorithms for a close loop. The elaboration of automatic resonant tuning methods in a noncontinuous control system. Experimental models of the DC/DC and DC/AC converters controlled by the SIC and SWIPDM methods. The laboratory experiments have shown that the proposed methods allow the control of outward variables (current, voltage, power) fulfilling soft-switching conditions (ZCS) and provide higher efficiency in comparison with other methods.
3
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Artykuł jest próbą dyskusji i przedstawieniem koncepcji metody wyznaczania sprawności układów falowników wysokoczęstotliwosciowych wykorzystywanych w grzejnictwie elektrycznym. Na przykładzie wykonanego modelu układu jednołącznikowego falownika napięciowego ZVS–1S klasy E i wyników zrealizowanych pomiarów podjęto próbę oszacowania jego sprawności. Przedstawiono pokrótce analizę pracy oraz podstawowe zależności występujące w falowniku, koncepcję jego sterowania, założenia projektowe, trudności wykonawcze oraz określono źródła strat mocy w falowniku i wyznaczono jego sprawność dla różnych parametrów obciążenia.
EN
The paper is an attempt of discussion and presentation of the concept of a method for determining efficiency of the high frequency inverter systems used in electroheat processes. Based on the example of constructed model of a single – switch Class E ZVS-1S resonant inverter and obtained results of the measurements, an effort has been made of assessment its performance and efficiency. The paper presents a brief analysis of work and basic relationships in the inverter, the concept of control, conceptual design, difficulties during its implementation and it also identifies sources of power losses in the inverter and determines its efficiency for various load parameters.
4
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
W artykule porównano właściwości trzech stałoczęstliwościowych metod sterowania falownika szeregowego do nagrzewania indukcyjnego: ADC, PS- PWM i ACM. Analizę przeprowadzono z wykorzystaniem rozkładu napięcia na wyjściu falownika na składowe harmoniczne. Szczególną uwagę zwrócono na określenie warunków zapewniających przełączanie zaworów przy zerowym napięciu (ZVS) oraz sprawność.
EN
Three fixed-frequency control strategies of a series inverter for induction heating: PS-PWM, ADC and ACM, have been compared in the paper. The analysis has been carried out using decomposition of the inverter output voltage to harmonic components. Special attention has been paid to the determination of conditions assuring ZVS switching of the semiconductor devices and the inverter efficiency.
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.