KIEE International Transaction on Electrical Machinery and Energy Conversion Systems
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제11B권4호
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pp.180-184
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2001
The high operation frequency mainly reduces transformer volume in the power supply. A high frequency and high voltage pulse transformer is designed, fabricated, and tested. Switching frequency of the transformer is 100 kHz. Input and output voltages of the transformer are 250 V and 4 kV, respectively. Normal operation power of the transformer is 3 kW. Maximum volume of the transformer is 400 $cm^3$. The power density is thus 7.5 W/$cm^3$. The transformer will be installed in a metal box that has nominal operation temperature of 85 degree centigrade. The transformer and other high voltage components in the box will be molded with Silicon RTV(Room Temperature Vulcaniza) that has a very low thermal conductivity. Procedure of design and test results are discussed. Analytical as well as experimental results of varous paramters such as transformer loss, leakage inductance, distributed capacitance are also discussed. In addition, thermal analysis results from ANSYS code for three different operation conditions are discussed.
A conventional power supply of a microwave oven has a 60Hz transformer and high voltage capacitor(HVC). Though it is very simple and has low cost, it has several problems such as large size, heavy weight and low efficiency To improve these problems, various high frequency inverter type power supply have been investigated and developed in recent years. But these cost is higher than the conventional one due to additional control circuit, fast switching devces. In this paper, a novel pulse power supply for microwave oven using high frequency transformer embedded HVC(High Voltage Capacitor) is proposed for down-sizing, cost reduction and efficient improvement. To verify the effectiveness of the proposed transformer, an equivalent circuit of transformer embedded HVC is derived and it's characteristic is described. And the validity of the proposed pulse power supply embedded HVC-high frequency transformer is shown by simulations and experiments accroding to various operating conditions.
Conventional series-resonant pulse frequency modulation controlled DC-DC high power converters with a high-frequency transformer link which is designed for driving the high power microwave generator has the problem of hard switching commutation at turn-on and turn-off of active power switching devices. This problem is due to the influence of the magnetizing current of the high-frequency transformer. This paper presents a novel prototype for a high-frequency transformer using parasitic parameters with a lossless inductive snubber and a series resonant capacitor assisted series-resonant zero current switching pulse frequency modulated DC-DC power converter, which is designed using a high power magnetron for microwave ovens. In order to implement a complete and efficient soft switching commutation, the performance of the new converter topology is practically confirmed and evaluated in the prototype of a power microwave generator.
Recently, module-integrated converter (MIC) research has shown interest in small-scale photovoltaic (PV) generation. The converter is capable of efficient power generation. In this system, the high frequency transformer should be made compact, and demonstrate high efficiency characteristics. This paper presents a core structure optimization procedure to improve the efficiency of a high frequency transformer of compact size. The converter circuit is considered in the finite element analysis (FEA) model, in order to obtain an accurate FEA result. The results are verified by the testing of prototypes.
본 연구는 60Hz 절연변압기가 없는 형태의 고주파링크방식의 계통연계형 PCS(Power Conditioning System)를 개발하였다. 본 시스템은 고주파 DC-DC 컨버터, 고주파 절연변압기, 풀브리지 다이오드 정류기, DC filter, 저주파 인버터, LC 필터로 구성되어 있다. 고주파 DC-DC 컨버터는 20kHz의 bipolar PWM 펄스를 발생시키며, 이 펄스는 고주파 절연변압기를 통해 승압되고, 풀브리지 다이오드를 통해 정류된다. 마지막으로 저주파 인버터를 통해 정현파 전류가 계통에 유입되게 된다. 제안한 고주파링크방식의 시스템은 기존의 60Hz 절연변압기를 사용하는 시스템 보다 많은 스위칭 소자가 사용되지만, 60Hz 절연변압기를 생략함으로서 시스템의 소형경량화 및 저가화를 이룰 수 있었다.
In this paper, we describe the failure analysis and representation test method that applied high frequency transformer for SMPS through analysing insulation resistance, frequency characteristic, CT analysis, Q-factor atc. And we study the judgement method that a high frequency transformer affects to other beside parts in different condition or environment. According to this method, we devise a plan for the field failure prevent and propose the securing product reliability of high frequency transformer.
An LCL-type Isolated dc-dc converter operating for constant output voltage is analyzed, including the effect of a high frequency transformer using ac complex circuit approximation. Its solution is derived and is used to obtain the characteristics of the proposed converter. The analyses show through converter modeling, phasor diagram and gain comparison that inclusion of a high frequency transformer results in introduction of magnetizing inductance and leakage inductances at conventional LCL dc-dc converter with ideal transformer. The theoretical and simulation results are presented in case of the wide variations in input voltage and load current in detail. Analysis and simulation results observed that introduction of a transformer in the dc-dc converter had considerable effect on the performance, especially in the case of low output voltage and large load.
본 논문에서는 315W급 65인치 UHD-TV용 LLC DC to DC 공진 컨버터에 사용되고 있는 Slim형 고주파 변압기의 최적화 설계에 대해서 나타낸다. 또한 본 논문에서는 LLC 공진 변압기의 코어 손실 분석, AC 권선 손실 분석 및 권선 배치 최적화 설계를 통해 Slim형 고주파 변압기의 최적화 설계를 수행한다. 특히 본 논문에서는 이론적으로 해석하여 얻어진 결과를 토대로 고효율 및 Slim형 고주파 변압기는 교류 권선 손실 최소화 및 권선 자동화를 위하여 인터리브 및 수직형 권선 구조로 구성한다. 본 논문 제안한 수직형 권선 구조 방식의 Slim형 고주파 변압기의 1차측 권선은 Litz 권선을 2차 권선은 PCB와 동판 권선을 사용하였다. 최종적으로 Maxwell 2D 및 3D Tool을 이용한 시뮬레이션 결과를 토대로 이론 해석의 정당성을 입증하기 위해서 실험 결과를 통해 본 논문에서 제안한 Slim형 고주파 변압기의 최적화 설계를 수행하였다.
In this paper, design method for a high frequency transformer with high insulation is presented. The insulation performance of the high frequency transformer is determined by the distance between primary and secondary windings, and the characteristics of dielectric material. For the voltage strength safty, a high frequency transformer model is designed. By using computer simulation, the transformer model is evaluated.
This paper proposes an inverter for the grid-connected photovoltaic system based on the transformer-less inverter. This system consists of a high frequency converter bridge, high frequency transformer, diode bridge rectifiers, a DC filter, a low frequency inverter bridge, and an AC filter. The high frequency converter bridge switching at 20kHz is used to generate bipolar PWM pulse, and the high frequency transformer raise its voltage twice, which is subsequently rectified by diode bridge rectifiers to result in a full-wave rectified sine wave. Finally, it is unfolded by a low frequency inverter bridge to result in a 60Hz sine wave power output. Even though the high frequency link system needs more power semiconductors, a reduced size, light weight, and saved parts cost make this system more comparative than the other systems due to elimination of 60Hz transformer.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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