• Title/Summary/Keyword: zero current soft switching

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Series Resonant ZCS- PFM DC-DC Converter using High Frequency Transformer Parasitic Inductive Components and Lossless Inductive Snubber for High Power Microwave Generator

  • Kwon, Soon-Kurl;Saha, Bishwajit;Mun, Sang-Pil;Nishimura, Kazunori;Nakaoka, Mutsuo
    • Journal of Power Electronics
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    • 제9권1호
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    • pp.18-25
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    • 2009
  • 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.

Pulse Width and Pulse Frequency Modulated Soft Commutation Inverter Type AC-DC Power Converter with Lowered Utility 200V AC Grid Side Harmonic Current Components

  • Matsushige T.;Ishitobi M.;Nakaoka M.;Bessyo D.;Yamashita H.;Omori H.;Terai H.
    • 전력전자학회:학술대회논문집
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    • 전력전자학회 2001년도 Proceedings ICPE 01 2001 International Conference on Power Electronics
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    • pp.484-488
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    • 2001
  • The grid voltage of commercial utility power source hi Japan and USA is 100rms, but in China and European countries, it is 200rms. In recent years, In Japan 200Vrms out putted single phase three wire system begins to be used for high power applications. In 100Vrms utility AC power applications and systems, an active voltage clamped quasi-resonant Inverter circuit topology using IGBTs has been effectively used so far for the consumer microwave oven. In this paper, presented is a half bridge type voltage-clamped high-frequency Inverter type AC-DC converter using which is designed for consumer magnetron drive used as the consumer microwave oven in 200V utility AC power system. This zero voltage soft switching Inverter can use the same power rated switching semiconductor devices and three-winding high frequency transformer as those of the active voltage clamped quasi-resonant Inverter using the IGBTs that has already been used for 100V utility AC power source. The operating performances of the voltage source single ended push pull type Inverter are evaluated and discussed for consumer microwave oven. The harmonic line current components In the utility AC power side of the AC-DC power converter operating at ZVS­PWM strategy reduced and improved on the basis of sine wave like pulse frequency modulation and sine wave like pulse width modulation for the utility AC voltage source.

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Development of Induction Heated Hot Water Producer using Soft Switching PWM High Frequency Inverter

  • Fujita Kentarou;Moisseev Serguei;Gaimage Laknath;Chandhaket Sarawouth;Muraoka Hidekazu;Nakaoka Mutsuo
    • 전력전자학회:학술대회논문집
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    • 전력전자학회 2003년도 춘계전력전자학술대회 논문집(2)
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    • pp.491-494
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    • 2003
  • This paper presents a new conceptual electromagnetic induction eddy current-based stainless steel plate spiral type heater for heat exchanger or Dual Packs Heater in hot water producer, boiler steamer and super heated steamer, which is more suitable and acceptable for new generation consumer power applications. In addition, all active clamped edge resonant PWM high frequency inverter using trench gate IGBTs power module can operate under a principle oi zero voltage soft communication with PWM is developed and demonstrated for a high efficient Induction heated hot water producer and boiler in the consumer power applications. This consumer induction heater power appliance using active clamp soft switching PWM high frequency inverter is evaluated and discussed on the basis of the simulation and experimental results.

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단상 고역률 PWM 승압형 정류기의 특성해석 (Characteristics analysis of single-phase high power factor PWM boost rectifier)

  • 김주용;문상필;서기영;김영문;김해제
    • 대한전기학회:학술대회논문집
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    • 대한전기학회 2006년도 제37회 하계학술대회 논문집 B
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    • pp.1209-1210
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    • 2006
  • This paper presents a single phase high power factor PWM boost rectifier featuring soft commutat -ion of the active switches at zero current. It incorporates the most desirable properties of conventional PWM and soft switching resonant techniques. The input current shaping is achieved with average current mode control and continuous inductor current mode. This new PWM converter provides zero current turn on and turn off of the active switches, and it is suitable for high power applications employing IGBT's. The principle of operation, the theoretical analysis, a design example, and experi -mental results from a laboratory prototype rated at 1.6[kW] with 400[Vdc] output voltage are presented. The measured efficiency and the power factor were 96.2[%] and 0.99[%], respectively, with an input current THD equal to 3.94[%], for an input voltage with THD equal to 3.8[%], at rated load.

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1.6[kW]급 단상 ZCS-PWM HPF 승압형 정류기 (The 1.6[kW] Class Single Phase ZCS-PWM High Power Factor Boost Rectifier)

  • 문상필;김승인;윤영태;김영문;이현우;서기영
    • 대한전기학회:학술대회논문집
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    • 대한전기학회 2003년도 하계학술대회 논문집 B
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    • pp.1169-1171
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    • 2003
  • This paper presents a 1.6[kW]class single phase high power factor(HPF) pulse width modulation(PWM) boost rectifier featuring soft commutation of the active switches at zero current. It incorporates the most desirable properties of conventional PWM and soft switching resonant techniques. The input current shaping is achieved with average current mode control and continuous inductor current mode. This new PWM converter provides zero current turn on and turn off of the active switches, and it is suitable for high power applications employing insulated gate bipolar transistors(IGBT'S). The principle of operation, the theoretical analysis, a design example, and experimental results from laboratory prototype rated at 1.6[kW] with 400[Vdc] output voltage are presented. The measured efficiency and the power factor were 96.2[%] and 0.99[%], respectively, with an input current Total Harmonic Distortion(THD) equal to 3.94[%], for an input voltage with THD equal to 3.8[%], at rated load.

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새로운 고효율 소프트 스위칭 3상 PWM 정류기 (A NEW High Efficiency Soft-Switching Three-Phase PWM Rectifier)

  • 문상필;서기영;이현우;권순걸
    • 전자공학회논문지SC
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    • 제42권2호
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    • pp.49-58
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    • 2005
  • 새롭게 개발되어진 소프트 스위칭 3상 PM 정류기는 간단한 회로 구성과 고효율을 가지고 있다. 제안한 회로는 ARCP 컨버터의 한 종류이다. 기존의 ARCP 컨버터는 3상 보조 리액터와 소프트 스위칭 보조 회로를 6개의 보조 스위치, 각 스위치의 게이트 구동 회로, 제어회로가 필수적이나 결과적으로 이 회로는 높은 손실을 가지고 있다. 본 논문에서 제안한 주 회로는 두 개의 보조 리액터와 두 개의 스위치와 각각의 다이오드로 구성되는 보조 소프트 스위칭 회로이다. 부가적으로 두 개의 주 스위치와 간단한 보조 스위치의 제어회로는 PWM 제어 회로로 만들어지며, 공통으로 사용하였다. 소프트 스위칭 보조 회로의 작용을 의미하며, 주 스위치는 WS로 동작되고, 보조스위치는 ZCS로 동작된다. 본 논문에서 제안한 회로의 구성과 동작 원리를 설명하였으며, 실험결과에 의해서 증명하였다 용랑5[kW]의 시작품을 사용하여 변환효율은 최대$98.8[\%]$과 역률$99[\%]$를 얻었다.

위상전이 풀-브리지 DC/DC 컨버터를 이용한 차세대 고속 전철용 Battery Charger에 관한 연구 (A Study on Battery Chargers for the next generation high speed train using the Phase-shift Full-bridge DC/DC Converter)

  • 조한진;김근용;이상석;김태환;원충연
    • 한국조명전기설비학회:학술대회논문집
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    • 한국조명전기설비학회 2009년도 춘계학술대회 논문집
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    • pp.384-387
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    • 2009
  • There is an increasing demand for efficient high power/weight auxiliary power supplies for use on high speed traction application. Many new conversion techniques have been proposed to reduce the voltage and current stress of switching components, and the switching losses in the traditional pulse width modulation (PWM) converter. Especially, the phase shift full bridge zero voltage switching PWM techniques are thought must desirable for many applications because this topology permits all switching devices to operate under zero voltage switching(ZVS) by using circuit parasitic components such as leakage inductance of high frequency transformer and power device junction capacitance. The proposed topology is found to have higher efficiency than conventional soft-switching converter. Also it is easily applicable to phase shift full bridge converter by applying an energy recovery snubber consisted of fast recovery diodes and capacitors.

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액티브 보조 공진 스너버를 이용한 ZVT-PWM AC-DC 컨버터의 실험적 고찰 (The Experimental Consideration of ZVT-PWM AC-DC Converter using Active Auxiliary Resonant Snubber)

  • 서기영;문상필;김주용;박진민
    • 조명전기설비학회논문지
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    • 제18권2호
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    • pp.75-82
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    • 2004
  • 본 논문에서 액티브 스너버 회로를 가진 영전압 변환 펄스 폭 변조(ZVT-PWM) 컨버터를 제안하였다. 제안된 컨버터는 경부하 상태에서도 동작하며, 영전압 스위칭과 영전류 스위칭 부근에서 온-오프 되며, 주 스위치와 주다이오드에 전압과 전류의 스트레스가 추가적으로 발생하지 않는다. 그리고 보조 스위치와 보조 다이오드의 전압과 전류 허용 레벨을 제시하였다. 제안된 750[W], 80[KHz] PWM 부스터 컨버터는 전 출력 전력에서 소프트 스위칭 컨버터를 적용하여 실행한 결과 주 스위치에서의 손실은 하드 스위칭과 비교해서 약 27[%], 전체 회로 손실은 약 36[%] 저감되었으며, 전체 효율은 기존의 컨버터보다 보다 6{%] 정도 향상됨을 확인하였다.

플라즈마 살균효과 향상을 위한 공진형 인버터 전원시스템 (A Resonance Inverter Power System for Improving Plasma Sterilization Effect)

  • 서기영;문상필;정장근;김주용
    • 조명전기설비학회논문지
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    • 제18권3호
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    • pp.135-141
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    • 2004
  • 전기 에너지를 이용한 살균장치는 화학적인 과정이 없으며, 2차적인 환경 오염도 발생시키지 않는 장점을 가지고 있다. 또한 전력변환회로에는 영전류 스위칭과 영전압 스위칭을 사용한 소프트 스위칭 토폴로지에 의하여 스위칭 손실을 감소시키고, 장치의 크기를 소형화시킬 수 있는 장점이 있다. 제안한 전원장치는 기존의 장치들보다 출력전류가 매우 적어 전원 시스템으로 제작할 경우 소형화가 가능하며 가격이 저감될 수 있다. 따라서 이 전원 장치는 전력 소비가 적고 전력 변환이 급격한 곳에 적합하다.

FB ZVT PWM 컨버터의 환류구간 손실저감을 위한 보조회로 (An auxiliary circuit for reducing loss during free-wheeling interval in FB ZVT PWM converter)

  • 윤창선;김병철;김광헌
    • 전력전자학회논문지
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    • 제5권3호
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    • pp.209-214
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    • 2000
  • 본 논문에서는 FB ZVT PWM DC-DC 컨버터에서 영전압 스위칭에 도달하기 위해 두 개의 보조 스위치 대신에 가포화 인덕터를 사용한다. 기존의 고주파 위상 변위 FB ZVT PWM DC-DC 컨버터는 프리휠링 주기동안 고주파 변압기와 스위칭 소자를 통해 흐르는 순환전류를 갖으며, 이러한 순환전류로 인해 컨버터의 도전손실이 증가한다. 이러한 손실을 줄이기 위해 변압기의 2차측에 도전손실저감회로를 제안한다. 컨버터의 동작원리를 자세하게 설명하고 제안된 회로를 시뮬레이션과 실험을 통해 검증하였다.

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