Wyniki 1-8 spośród 8 dla zapytania: authorDesc:"Zbigniew WARADZYN"

Jednołącznikowy falownik napięciowy klasy E w zastosowaniu do nagrzewania indukcyjnego - topologia, cykle pracy oraz koncepcja sterowania modelu układu - Część I


  Nagrzewanie materiałów lub elementów jest etapem bardzo wielu procesów technologicznych. Często jest ono realizowane poprzez przemianę w ciepło energii elektrycznej, zwaną przemianą elektrotermiczną. Jedną z najpowszechniej stosowanych metod elektrotermicznych jest nagrzewanie indukcyjne, polegające na wytwarzaniu ciepła przy przepływie prądów wirowych przez ośrodek przewodzący. Prądy te indukują się w nim poprzez sprzężenie magnetyczne z tzw. wzbudnikiem, przez który przepływa prąd o odpowiednio dobranej częstotliwości i natężeniu. W metodzie tej wykorzystywane jest zjawisko indukcji elektromagnetycznej Faradaya, stąd jej nazwa. Wzbudnik to odpowiednio ukształtowany przewodnik miedziany (zwykle chłodzony wodą), najczęściej w postaci cylindrycznej lub płaskiej cewki, jedno- lub wielozwojowej. Obiekt poddawany procesowi nagrzewania nosi nazwę wsadu. Przez odpowiedni dobór kształtu wzbudnika i częstotliwości prądu zasilającego można uzyskać precyzyjne dozowanie energii w ściśle określonych obszarach wsadu. Nagrzewanie indukcyjne jest powszechnie stosowane przede wszystkim do nagrzewania i topienia metali. Do powszechnie dziś stosowanych źródeł zasilania indukcyjnych urządzeń grzejnych należą statyczne przemienniki częstotliwości budowane z wykorzystaniem tranzystorów. Przemiennik częstotliwości, którego zadaniem jest przetworzenie prądu pobranego z sieci zasilającej w prąd o innej wartości i częstotliwości, składa się zwykle z prostownika, obwodu pośredniczącego prądu lub napięcia stałego oraz falownika. Z uwagi na ilość zastosowanych zaworów energoelektronicznych można wyróżnić przede wszystkim falowniki mostkowe z czterema zaworami (łącznikami) półprzewodnikowymi, układy półmostkowe - z dwoma łącznikami oraz kilka rodzajów falowników jednołącznikowych. Układy jednołącznikowe pomimo swoich ograniczeń (zwłaszcza dotyczących mocy wyjściowej) są rozwijane ze względu na możliwości konstruowania wysokosprawnych, możliwie niezawodn[...]

Używanie świateł podczas jazdy samochodem w dzień - szacunek efektywności procesu w kontekście jego sprawności energetycznej i związanych z nim kosztów DOI:10.15199/13.2015.10.12


  W Polsce w dniu 17 kwietnia 2007 roku wprowadzono przepis jeżdżenia z włączonymi światłami mijania lub światłami do jazdy dziennej przez całą dobę przez cały rok kalendarzowy (Prawo o Ruchu Drogowym, art. 51.1) [1]. Argumentacją tego posunięcia było według ustawodawców podniesienie poziomu bezpieczeństwa na polskich drogach. Nowe prawo wzbudziło wiele kontrowersji zarówno wśród kierowców, jak i całego społeczeństwa. Mimo upływu lat i pozornej błahości tematu, jazda z włączonymi światłami w dzień jest od wielu lat przedmiotem licznych prac badawczych i dyskusji, zarówno w Polsce jak i w innych krajach. Rozważany jest wpływ tego rozwiązania na zmniejszenie liczby wypadków i ich ofiar, poruszane są aspekty postrzegania pojazdów z włączonymi światłami przez różnych uczestników ruchu, pogarszania widoczności pieszych, rowerzystów, motocyklistów czy zagrożeń związanych z oślepianiem kierujących i utrudnieniami w postrzeganiu sytuacji na drodze. Burzliwa dyskusja toczy się również w związku ze zwiększeniem zużycia paliwa, żarówek i zanieczyszczeniem powietrza. Celem autorów tego artykułu nie jest komentowanie danych statystycznych, ani polemika z wcześniejszymi opracowaniami. Jako ludzie zawodowo związani z elektrotechniką, elektroniką i przetwarzaniem energii pragnęli oni spojrzeć na ten temat poprzez pryzmat efektywności procesowej i postawić pytanie czy obrana droga realizacji celu, jakim jest podniesienie poziomu bezpieczeństwa panującego na drogach, jest właściwa. Światła w samochodzie osobowym Na oświetlenie samochodu składa się oświetlenie wnętrza pojazdu i oświetlenie zewnętrzne. Do oświetlenia zewnętrznego zaliczamy m.in.: światła pozycyjne, mijania, światła do jazdy dziennej, drogowe, przeciwmgłowe, stopu, cofania, kierunkowskazy, oświetlenie tylnej tablicy rejestracyjnej [2]. Rozpatrując kwestie od strony energetycznej należałoby jeszcze uwzględnić oświetlenie tablicy rozdzielczej, wskaźników na kokpicie i na drzwiac[...]

Determination of Efficiency in a Single-Switch Class E ZVS-1S Quasi-Resonant Inverter in Application for Induction Heating DOI:10.15199/48.2016.03.24

Czytaj za darmo! »

The paper is an attempt of discussion and presentation of the concept of a method for determining efficiency of high frequency inverter systems used in electroheat processes. Based on the example of a constructed model of a single - switch Class E ZVS-1S quasi-resonant inverter and the obtained results of its measurements, an effort of assessment of the inverter performance and its efficiency has been made. The paper presents a brief analysis of the operation 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. Streszczenie. 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. W referacie 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. (Wyznaczanie sprawności układu jednołącznikowego quasi-rezonansowego falownika napięciowego ZVS-1S klasy E w zastosowaniu do nagrzewania indukcyjnego właściwości) Keywords: single-switch topology, ZVS, class E inverters, induction heating Słowa kluczowe: falowniki jednołącznikowe, załączanie przy zerowym napięciu, falowniki klasy E, nagrzewanie indukcyjne Introduction Several topologies of single-switch inverters are used, among others, to carry out induction heating. One of them, shown in Figure 1, is the subject of the paper. This class E ZVS inverter is presented in literature [1-3], especially in connection [...]

A single-switch class E voltage-source inverter for induction heating - influence of the parameters of the resonant circuit elements on its performance at optimal control DOI:10.15199/48.2017.01.09

Czytaj za darmo! »

The object of the article is a single-switch transistor inverter for induction heating operating optimally in class E. Results of measurements carried out in a novel inverter model at a few values of resonant capacitance for a few types of charge are presented. They are in a good accordance with the conclusions resulting from the theoretical analysis of the inverter. Streszczenie Przedmiotem artykułu jest jednołącznikowy falownik tranzystorowy do nagrzewania indukcyjnego pracujący optymalnie w klasie E. W artykule przedstawiono wyniki pomiarów zrealizowanych przy kilku wartościach pojemności rezonansowej dla kilku rodzajów wsadu w wykonanym oryginalnym modelu falownika. Potwierdzają one wnioski wynikające z analizy teoretycznej falownika. (Jednołącznikowy falownik napięciowy klasy E do nagrzewania indukcyjnego - wpływ wartości elementów obwodu rezonansowego na parametry jego pracy przy sterowaniu optymalnym) Keywords: single-switch topology, ZVS, class E inverters, induction heating Słowa kluczowe: układ jednołącznikowy, ZVS, falowniki klasy E, nagrzewanie indukcyjne Introduction A group of inverters used in induction heating are singleswitch inverters. They are used at low powers, usually up to (24) kW. One of them is a class E voltage-source inverter shown in Figure 1. This inverter topology is presented in literature [1-3], especially in connection with its application in induction cookers, operating usually in the frequency range of (2050) kHz. Reference [4] contains an analysis of the inverter optimal operation, at which the switching losses are the lowest. Maintaining such switching conditions makes it possible to operate the inverter at frequencies of several hundred kilohertz. A concept of the inverter’s control and an assessment of its efficiency for different load parameters are presented in [5, 6]. This article presents selected results of measurements of an experimental setup of the discussed inver[...]

Induction heating with a fixed control frequency guaranteeing ZVS at varying parameters of the resonant circuit DOI:10.15199/48.2018.04.25

Czytaj za darmo! »

Powers of frequency changers with a series resonant voltage-fed inverter (Fig. 1a) can be controlled using fixedfrequency methods. Among the best known ones are (Fig. 1b÷d) [1 - 6]:  pulse-width modulation by varying the phase-shift between the pulses controlling the inverter switches (PS - Fig. 1b),  Asymmetrical Duty-Cycle (ADC - Fig. 1c),  voltage cancellation in only one half-period of the switching period (Asymmetrical Clamped Mode - ACM - Fig. 1d), In each control technique, the inverter operates at a fixed switching frequency fs, and its power is controlled by varying the angle . At zero value of this angle, voltage up across the resonant circuit is, in each method, a rectangular wave of duty cycle ½ - as in Pulse Frequency Modulation (PFM) method. In these conditions, the inverter power is maximum and has the same value in each method. An increase in angle  results in the inverter power decrease, which is a function of the control method and the inverter parameters. The power can be brought to zero at PS and ADC control strategies and to ¼ of its maximum value at ACM control. Control frequency fs is also of considerable importance, as it determines the switching conditions of the power-electronic devices. A decrease in power requires an increase in frequency fs, to maintain a zero voltage switching (ZVS) operation. Fixed-frequency control strategies can be used successfully for power control in the case of loads with constant parameters. However, for large load or output power variations, problems can arise with guaranteeing soft-switching operation of the inverter [1]. In some cases narrow-range frequency variations can be helpful. Fixed-frequency operation might be advantageous in the process of induction heating. Some difficulties may arise, as stated above, due to load variations with temperature. However, fixed-frequency or narrow-frequency range operation o[...]

Fixed-frequency control strategies for a series resonant inverter for induction heating - comparison of properties DOI:10.15199/48.2016.03.28

Czytaj za darmo! »

Three fixed-frequency control strategies for a series resonant 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 operation of the semiconductor devices and to the inverter efficiency. Streszczenie. W artykule porównano właściwości trzech stałoczęstliwościowych metod sterowania rezonansowego falownika szeregowego do nagrzewania indukcyjnego: ADC, PS-PWM i ACM. Analizę przeprowadzono z wykorzystaniem rozkładu napięcia wyjściowego falownika na składowe harmoniczne. Szczególną uwagę zwrócono na określenie warunków zapewniających przełączanie zaworów przy zerowym napięciu (ZVS) oraz sprawność falownika. (Stałoczęstotliwościowe metody sterowania rezonansowego falownika szeregowego do nagrzewania indukcyjnego - porównanie właściwości) Keywords: resonant inverters, ZVS, induction heating PS-PWM, ADC, ACM. Słowa kluczowe: falowniki rezonansowe, ZVS, nagrzewanie indukcyjne, PS-PWM, ADC, ACM. Introduction Frequency changers with a series resonant voltage-fed inverter (Fig. 1a) are one of the basic supply units of the induction heating equipment. The inverter power is often controlled by varying the frequency of switching the powerelectronic devices (Pulse Frequency Modulation - PFM, FM) [1, 2]. A drawback of this method (Fig. 1b) is variable operation frequency of the inverter, which causes problems i. a. with a more complex filtering of the output-voltage ripple and has an impact on the values of the inductorcharge system parameters. Fig.1. Class D series resonant inverter in a full-bridge configuration: a) circuit diagram b) example of time waveforms of: gate signals uGS1uGS4, output current i0, voltage up across the resonant circuit and its first harmonic up1 for FM control strategy The problems mentioned above [...]

ZVS single-switch inverter for induction heating – optimum operation DOI:10.12915/pe.2014.02.09

Czytaj za darmo! »

The optimum operation of a single-switch class E transistor inverter for induction heating has been discussed in the paper. The graphs of the most important inverter parameters as a function of the values of the resonant circuit components are shown. The results presented have been illustrated with some current and voltage waveforms obtained on the basis of mathematical analysis as well as using IsSpice simulation program. A concept of a control system has also been presented, which should ensure nearly optimum operation of the inverter. Streszczenie. W artykule omówiono pracę optymalną jednołącznikowego tranzystorowego falownika klasy E do nagrzewania indukcyjnego. Przedstawiono wykresy najważniejszych parametrów falownika w funkcji wartości elementów obwodu rezonansowego. Podano przykładowe przebiegi czasowe prądów i napięć w falowniku otrzymane zarówno na podstawie analizy matematycznej, jak i poprzez symulacje w programie IsSpice. Przedstawiono również koncepcję układu sterowania falownika, który powinien zapewniać pracę w warunkach bliskich optymalnym. (Jednołącznikowy falownik z przełączaniem ZVS do nagrzewania indukcyjnego - praca optymalna) Keywords: single-switch topology, ZVS, class E inverters, induction heating Słowa kluczowe: układ jednołącznikowy, ZVS, falowniki klasy E, nagrzewanie indukcyjne doi:10.12915/pe.2014.02.09 Introduction Several topologies of single-switch inverters are used, among others, to carry out induction heating. One of them, shown in Figure 1, is the subject of the paper. This class E ZVS inverter is presented in literature [1-7], especially in connection with its application in induction cookers operating usually in the range of 20  50 kHz. The author’s aim is to analyze the inverter properties and next to test it experimentally in an induction-heating appliance at a frequency of several hundred kilohertz, that is a frequency which is circa one order higher than the one used in induct[...]

A Synchronous Resonant Switched-Capacitor DC-DC Boost Converter - Experimental Results And Feasibility Model DOI:10.15199/48.2018.05.24

Czytaj za darmo! »

The switched-capacitor (SC) converters have some important advantages in comparison to other concepts, such as high voltage gain, quasi inductiveless design, low weight of the converter, high efficiency and very simple control. The SC DC-DC converters represents a wide family of topologies, with multiple representation in the scientific literature [1]-[14]. a) b) Fig.1. DC-DC converter in the topology of: (a) basic Resonant Switched-Capacitor Voltage Multiplier (SCVM), (b) Synchronous Resonant Switched-Capacitor Voltage Multiplier (SYSCVM) [9] The SCVM converter (Fig. 1a) is an interesting and attractive topology from the applications standpoint, owing to its relatively simple and modular composition. This converter can create a representative research model for investigations of problems related to SC topologies. High efficiency of the power SC converter is achieved by the application of resonant circuits for charging and discharging of the switched capacitors. However, one of the major sources of losses is located in the diodes placed in the charging circuits. Thus, the concept of improvement of efficiency using the multiplier SYSCVM (Fig. 1b) was introduced in [9]; however, without an experimental confirmation. This paper presents results of the analytical and experimental research of the SYSCVM, demonstrating the operation, feasibility and efficiency performance of the converter. Basics of operation of the SYSCVM The SYSCVM operates in a similar way as the basic SCVM [9], by charging the switched capacitors from the input source in parallel connection, and discharging them to the output capacitor in a series connection (Fig. 2). (a) (b) (c) (d) Fig.2. Operating principle of the SYSCVM: (a) charging of the capacitors through the lower and upper MOSFET transistors, (b) charging of the capacitors through the lower transistors and upper diodes, (c) discharging of the capacitors, (d) control of switches and parameters[...]

 Strona 1