This paper presents a novel soft-switching PWM utility frequency AC to high frequency AC power conversion circuit Incorporating boost-half-bridge inverter topology, which is more suitable and acceptable for cost effective consumer induction heating applications. The operating principle and the operation modes are presented using the switching mode and the operating voltage and current waveforms. The performances of this high-frequency inverter using the latest IGBTs are illustrated, which includes high frequency power regulation and actual efficiency characteristics based on zero voltage soft switching (ZVS) operation ranges and the power dissipation as compared with those of the previously developed high-frequency inverter. In addition, a dual mode control scheme of this high frequency inverter based on asymmetrical pulse width modulation (PWM) and pulse density modulation (PDM) control scheme is discussed in this paper in order to extend the soft switching operation ranges and to improve the power conversion efficiency at the low power settings. The power converter practical effectiveness is substantially proved based on experimental results from practical design example.
AC plasma power supply is used to control a ozone generator and a air pollution gas. AC plasma power supply is composed of power semiconductor switch devices and control board adapted SHE(Selected Harmonic Elimination) PWM method. AC plasma power supply with sinusoidal VVVF(variable voltage and variable frequency) is realized. Its output voltage range is from 0 [V] to 20[kV] and output frequency range is from 8[kHz] to 20[kHz]. Using proposed system, AC high voltage and high frequency discharge is tested in the DBD(dieletric barrier discharge) reactor, and the space distribution of a its non-thermal plasma is observed. In spite of the increasement of voltage and frequency, the proposed system have a stable operation characteristics. It is verified by the experimental results.
A relatively high operating frequency is required for efficient wireless power transfer (WPT). However, the alternating current (AC) resistance of coils increases sharply with operating frequency, which possibly degrades overall efficiency. Hence, the evaluation of coil AC resistance is critical in selecting operating frequency to achieve good efficiency. For a Litz wire coil, AC resistance is attributed to the magnetic field, which leads to the skin effect, the proximity effect, and the corresponding conductive resistance and inductive resistance in the coil. A numerical calculation method based on the Biot-Savart law is proposed to calculate magnetic field strength over strands in Litz wire planar spiral coils to evaluate their AC resistance. An optimized frequency can be found to achieve the maximum efficiency of a WPT system based on the predicted resistance. Sample coils are manufactured to verify the resistance analysis method. A prototype WPT system is set up to conduct the experiments. The experiments show that the proposed method can accurately predict the AC resistance of Litz wire planar spiral coils and the optimized operating frequency for maximum efficiency.
This paper presents a novel high-power-factor circuit topology of AC to AC current-fed type high frequency resonant inverter which includes the function of power factor correction(PFC) in the proposed inverter to operate the AC input block with high power factor. The proposed circuit topology of AC to AC current fed type high resonant inverter removes DC link electrolytic capacitor and has also the one of power factor correction(PFC) in the inverter circuit without an additional PFC circuit since the input current by constituting it in parallel as an unit inverter, which assumes the class-E high frequency resonant inverter of conventional current-fed type, flows in the form of the resultant current flowing through each constant current reactor($L_{d1}$, $L_{d2}$). The circuit analysis of proposed inverter is generally described by adopting the normalized parameters and the evaluation of its operating characteristics are conducted by using the parameters such as the ratio of switching and resonant frequency(${\mu}$), coupling coefficient(k) and so on. An example of procedure for circuit design based on the characteristic values obtained from the theoretical analysis is presented. To confirm the validity of the theoretical analysis, the experimental results are also presented. In the future, the proposed inverter shows it can be practically used as power supply system for induction heating application, DC-DC converter etc.
A novel family of Buck mode three-level direct ac converters with a high frequency link is proposed. These converters can transfer an unsteady high ac voltage with distortion into a regulated sinusoidal voltage with a low THD at the same frequency. The circuit configuration is constituted of a three-level converter, high frequency transformer, cycloconverter, as well as input and output filters. The topological family includes forward, push-pull, half-bridge, and full-bridge modes. In order to achieve a reliable three-level ac-ac conversion, and to overcome the surge voltage and surge current of the cycloconverter, a phase-shifted control strategy is introduced in this paper. A prototype is presented with experimental results to demonstrate that the proposed converters have five advantages including high frequency electrical isolation, lower voltage stress of the power switches, bi-directional power flow, low THD of the output voltage, and a higher input power factor.
This paper proposes a new single-phase power converter topology for changing the frequency of AC voltage. The proposed single-phase frequency converter (SFC) includes a T-type multi-level power converter (TMPC), a frequency decoupling transformer (FDT) and a digital signal processor (DSP). The TMPC can convert a 60 Hz AC voltage to a DC voltage and then convert the DC voltage to a 50 Hz AC voltage. Therefore, the output currents of the two T-type power switch arms have 50 Hz and 60 Hz components. The FDT is used to decouple the 50 Hz and 60 Hz components. The salient feature of the proposed SFC is that only one power electronic converter stage is used since the functions of the AC-DC and DC-AC power conversions are integrated into the TMPC. Therefore, the proposed SFC can simplify both the power circuit and the control circuit. In order to verify the functions of the proposed SFC, a hardware prototype is established. Experimental results verify that the performance of the proposed SFC is as expected.
본 논문에서는 가변속 교류 전동기 구동에 많이 사용되는 3상 ac/dc/ac PWM 컨버터 시스템에서의 직류링크 리플전류를 주파수 영역에서 해석하고자 한다. 고조파 전류는 컨버터의 스위칭함수와 지수함수 형태의 퓨리에 급수 전개를 이용하여 분석된다. 전원측 컨버터와 부하측 인버터의 스위칭 주기간의 변위각과 비동기 PW이 리플전류에 미치는 영향도 고찰된다. 해석 결과가 PSIM을 이용한 시뮬레이션으로부터 나온 고조파 스펙트럼과 잘 일치함을 확인한다 제시된 해석기법은 PWM의 원리에 대한 이해를 돕고, 해석 결과는 직류링크 커패시터의 고주파 등가 모델링에 이용된다.
This paper presents a novel soft-switching PWM utility frequency AC to high frequency AC power conversion circuit incorporating boost H-bridge inverter topology, which is more suitable and acceptable for cost effective consumer induction heating applications. The operating principle and the operation modes are presented using the switch mode equivalent circuits and the operating voltage and current waveforms. The performances of this high-frequency inverter using the latest IGBTs are illustrated, which includes high frequency power regulation and actual efficiency characteristics based on zero voltage soft-switching(ZVS) operation ranges, and the power dissipation as compared with those of the conventional type high frequency inverter. In addition, a dual mode control scheme of this high frequency inverter based on asymmetrical pulse width modulation(PWM) and pulse density modulation(PDM) control scheme is discussed in this paper in order to extend the soft switching operation ranges and to improve the power conversion efficiency at the low power settings. The power converter practical effectiveness is substantially proved based on experimental results from practical design example.
An alternating current (AC) corrosion on buried pipeline has been studied using coupon and ER probe. Coupons and ER probes were applied to the sites from high value of AC voltage to low value based on the survey of AC voltages on buried gas transmission pipeline over the country. Parameters such as AC current density of coupon, AC voltage, cathodic protection potential, soil resistivity and frequency were monitored continually. Corrosion induced by AC was observed even under cathodically protected condition that met cathodic protection criterion (; below -850 mV vs. CSE). Corrosion rate was affected mainly not by AC voltage but by both of frequency and AC current density. An experimental corrosion rate relation could be obtained according to effective AC current density, in which AC corrosion rate increased linearly with effective AC current density, and its slope was 0.619 in coupon method and 0.885 in ER probes.
Su, Yu-Gang;Dai, Xin;Wang, Zhi-Hui;Tang, Chun-Sen;Sun, Yue
Journal of Power Electronics
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제13권2호
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pp.197-205
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2013
In energy injection resonant AC-AC converters, due to the low frequency effect of the AC input envelope and the low energy injection losses requirement, the constant and steady control of the high frequency AC output envelope is still a problem that has not been solved very well. With the aid of system modeling, this paper analyzes the mechanism of the envelope pit on the resonant AC current. The computing methods for the critical damping point, the falling time and the bottom value of the envelope pit are presented as well. Furthermore, this paper concludes the stability precondition of the system AC output. Accordingly, an optimal control method for the AC output envelope is put forward based on the envelope prediction model. This control method can predict system responses dynamically under different series of control decisions. In addition, this control method can select best series of control decisions to make the AC output envelope stable and constant. Simulation and experimental results for a contactless power transfer system verify the control method.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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