Wyniki 1-4 spośród 4 dla zapytania: authorDesc:"Krzysztof PRZYBYŁA"

Cyfrowy sterownik CPLD falownika klasy DE DOI:10.15199/48.2017.05.05

Czytaj za darmo! »

W artykule opisano sterownik falownika klasy DE z układem CPLD, który realizuje synchronizację do częstotliwości rezonansowej. Metoda synchronizacji oparta jest na pomiarze czasu półokresu prądu wyjściowego i obliczeniu sterowania w kolejnym półokresie. Metoda zapewnia komutację suboptymalną w czasie synchronizacji i w stanie ustalonym. Zamieszczono oscylogramy podczas startu oraz normalnej pracy falownika 300 kHz/1500 W. Przedstawiono przykład wykorzystania sterownika do realizacji modulacji IPDM. Abstract. Digital controller of class DE inverter with CPLD, which implements synchronization to resonant frequency is presented in the paper. Synchronization method is based on time measurement of half period of output current and calculation of control signal in the next half period. The method provides suboptimal commutations in synchronization time and steady state condition. The paper contains waveforms of start-up process and normal operation of the 300 kHz/1500 W inverter. Usage with IPDM modulator is presented (Digital CPLD controller of class DE inverter). Słowa kluczowe: falownik klasy DE, sterownik, CPLD, IPDM Keywords: Class DE inverter, controller, CPLD, IPDM. Wprowadzenie W ostatnich latach obserwuje się zwiększone zainteresowanie w pełni cyfrowymi układami sterowania przekształtników energoelektronicznych. Jest to szczególnie widoczne w przypadku zasilaczy impulsowych oraz falowników napięcia przeznaczonych do aplikacji napędowych. Dla tych zastosowań algorytm sterowania może być bardzo skomplikowany (np. logika rozmyta, sztuczne sieci neuronowe) i zaimplementowany jest zazwyczaj na mikrokontrolerze bądź bardziej rozbudowanym procesorze sygnałowym. Częstotliwość przełączania w tego typu urządzeniach zwykle nie przekracza 50 kHz. Istnieje również pewna grupa przekształtników, dla których większość sterowników cyfrowych opartych o procesory, posiada niewystarczającą moc obliczeniową aby regulować obiektem. Przykładem może by[...]

Weryfikacja mocy strat w obwodzie bramkowym wybranych tranzystorów MOSFET na bazie Si i SiC DOI:10.15199/48.2018.01.33

Czytaj za darmo! »

W przekształtnikach wysokiej częstotliwości (kilkaset kHz i powyżej) wykorzystujących tranzystory MOSFET, szczególnie ważne jest odpowiednie zaprojektowanie drajwera, czyli sterownika bramkowego. Drajwer tranzystora powinien charakteryzować się możliwe niską indukcyjnością wyjściową [1,2,3] - można to zwykle zapewnić poprzez dobór odpowiedniego, dedykowanego układu scalonego (drajwer scalony) oraz zwarte rozmieszczenie elementów na obwodzie PCB. Podczas projektowania drajwera należy również zwrócić uwagę na jego pobór mocy. Drajwer tranzystora jest najczęściej izolowany od elektroniki sterującej i zasilany jest separowanym napięciem. Izolacja ta sprawia pewne problemy. Do wytworzenia separowanego napięcia zasilania drajwera wysokiej częstotliwości nie może zostać użyty transformator sieciowy, gdyż posiada on zbyt dużą pojemność między stroną pierwotną i wtórną. Pojemność ta w połączeniu ze stromymi zboczami napięcia w obwodzie głównym, może spowodować problemy z kompatybilnością elektromagnetyczną oraz zakłócanie elektroniki sterującej. Na rynku są dostępne przetwornice posiadające bardzo małą pojemność między stroną pierwotną i wtórną <5 pF (np. NMJ1215SAC). Ich wadą jest wysoka cena oraz mała moc wyjściowa. Cena i pobór mocy będzie decydować czy do wytworzenia izolowanego napięcia będzie można zastosować dedykowane przetwornicę czy zaprojektować własną na elementach dyskretnych. Analiza mocy strat w obwodzie bramkowym pozwala również na weryfikację przyrostu temperatury rezystora bramkowego oraz drajwera scalonego. W układach wysokich częstotliwości stosuje się równoległe połączenie kilku rezystorów bramkowych, celem zmniejszenia indukcyjności doprowadzeń. Rozmiarowo mniejsze rezystory mają mniejsze indukcyjności, ale również mniejszą moc znamionową. Na rynku są dostępne tranzystory MOSFET na bazie węglika krzemu (SiC). Posiadają one znacznie mniejszą rezystancję drenu oraz mniejsze pojemności pasożytnicze niż odpowi[...]

Porównanie falowników klasy D-ZVS 300 kHz do nagrzewania indukcyjnego z tranzystorami MOSFET na bazie Si oraz SiC DOI:10.15199/48.2018.03.11

Czytaj za darmo! »

Tematyka artykułu dotyczy falowników rezonansowych klasy D-ZVS [1],[2],[3],[5], napięciowych, z szeregowym obwodem rezonansowym przeznaczonych m.in. do nagrzewania indukcyjnego. Na rysunku 1 pokazano schemat przekształtnika z falownikiem klasy D, o strukturze półmostka z pojemnościowym dzielnikiem napięcia zasilania Cd. Wzbudnik ze wsadem reprezentowany jest dwójnikiem RwLw, który do wyjścia falownika (zaciski A, B) przyłączony jest za pośrednictwem układu dopasowania typu L-LC, składającego się z transformatora dopasowującego Td, kondensatora rezonansowego Cr i dławika szeregowego LS. Falownik z takim układem obciążenia, w literaturze klasyfikowany jest jako Hybrid SPL-SRI (Series-Parallel Loaded Series Resonant Inverter) [6],[7],[8]. Falowniki jak na rysunku 1, przeznaczone do nagrzewania indukcyjnego np. przed procesem hartowania, mają moc wyjściową co najmniej 20 kW a częstotliwość wyjściowa mieści się w zakresie od ok. 250 kHz do ok. 430 kHz. Falowniki takie budowane są z wykorzystaniem tranzystorów Si MOSFET (na bazie krzemu), przy czym w celu uzyskania wymaganej mocy wyjściowej konieczne jest równoległe łączenie kilku tranzystorów Si MOSFET. Takie łączenie tranzystorów jest niekorzystne z kilku powodów: - sumują się pojemności wyjściowe COSS tranzystorów, co skutkuje wydłużeniem czasu ich przeładowania i zmniejszeniem mocy wyjściowej, - sumują się pojemności i ładunki bramkowe (CGS i QG) tranzystorów, co powoduje zwiększenie mocy zasilania sterowników bramkowych (drajwerów) i zwykle wydłużenie czasów przełączania tranzystorów, - występuje problem nierównomiernego obciążenia prądowego tranzystorów. Postęp technologiczny w zakresie tranzystorów SiC MOSFET (na bazie węglika krzemu) o klasie prądowej przewyższającej tranzystory Si MOSFET, pozwala zastąpić kilka Si MOSFET jednym tranzystorem SiC MOSFET. Chociaż zysk z zastosowania jednego SiC MOSFET wydaje się oczywisty i potwierdzony, to autorzy nie znaleźli w lite[...]

Wpływ obudowy tranzystora SiC MOSFET na sprawność energetyczną falownika klasy DE z pasma 13,56 MHz DOI:10.15199/48.2018.03.16

Czytaj za darmo! »

Falowniki klasy DE o częstotliwości pracy kilkanaście MHz (najczęściej 13,56 MHz) stosowane są w niektórych procesach przemysłowych. Przykładem może być bezprzewodowy przesył energii elektrycznej [1] lub nakładanie cienkich warstw materiałów na podłoże (metoda PECVD, Plasma-enhanced chemical vapor deposition) [2]. Schemat falownika klasy DE zamieszczono na rysunku 1. E DRV DRV Cd C1=225 pF Cd L=1,2 uH R=50 Ω i uDS uGS COSS C2=450 pF W POUT IDC Rys.1. Schemat falownika klasy DE z dzielnikiem napięcia Cd Ze względu na wysoką częstotliwość pracy i szybkość przełączania tranzystorów (kilka ns), pojawia się szereg czynników ograniczających sprawność falownika klasy DE. Pierwszym najistotniejszym czynnikiem są tranzystory mocy. Zastosowane tranzystory muszą charakteryzować się krótkimi czasami przełączeń (nanosekundy) i niskimi wartościami pojemności pasożytniczych (CISS, COSS, CRSS). Korzystne jest również wysokie dopuszczalne napięcie drenu UDSmax, ze względu na cykliczne przepięcia występujące podczas przełączania tranzystora. Na rynku dostępne są tranzystory Si MOSFET dedykowane do zastosowań w.cz [8], [9] - charakteryzują się one specjalną obudową o zminimalizowanej indukcyjności doprowadzeń. Drugim istotnym czynnikiem wpływającym na sprawność jest drajwer, czyli obwód sterujący bramką tranzystora. Drajwer musi charakteryzować się niską impedancją wyjściową (głównie indukcyjność pasożytnicza), krótkimi czasami przełączeń i niskim poborem mocy. Kolejnym czynnikiem wpływającym na sprawność falownika są kondensatory filtrujące obwodu DC oraz kondensatory dzielnika Cd. Najlepiej nadają się kondensatory mikowe, które mają wyższą obciążalność prądową w stosunku do ceramicznych [10], [11]. W literaturze dostępnych jest wiele informacji na temat falowników klasy DE z tranzystorami Si MOSFET o częstotliwości pracy f>10 MHz. Przykładowo, sprawność takich falowników wynosi zwykle między 70% a 90% [3], [4], [5]. Nato[...]

 Strona 1