Czasopismo | PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY | Rocznik 2020 - zeszyt 9

Output voltage control in the Class E ZVS inverter by frequency or reactance regulation

10.15199/48.2020.09.02

Mirosław MIKOŁAJEWSKI

nr katalogowy: 127796
10.15199/48.2020.09.02

Streszczenie

The paper presents results of an analysis of the Class E ZVS inverter in which output voltage is controlled by regulation of its operating frequency or by variations of the reactance of its series resonant circuit at the nominal frequency. Regulation characteristics of the inverter output voltage and output power versus operating frequency or reactance variation have been found. The boundaries of ZVS operation of the inverter have also been identified. Theoretical results have been validated by simulation and experimental results.

Abstract

W artykule prezentowane są wyniki analizy falownika klasy E ZVS, w którym napięcie wyjściowe regulowane jest poprzez zmianę częstotliwości pracy lub zmianę wartości reaktancji szeregowego obwodu rezonansowego przy stałej częstotliwości pracy. Dla analizowanego układu wyznaczono charakterystyki regulacji napięcia wyjściowego, mocy wyjściowej oraz warunki pracy ZVS. Otrzymany opis teoretyczny parametrów falownika zweryfikowano poprzez symulację i pomiary układu eksperymentalnego. Falownik klasy E ZVS, w którym napięcie wyjściowe regulowane jest poprzez zmianę częstotliwości pracy

Słowa kluczowe

Keywords

Bibliografia

[1] Kazimierczuk M. K: RF Power Converters, Wiley, NY, 2008
[2] Acar M., Annema A. J., Nauta B., Generalized design equations for Class-E power amplifier with finite dc feed inductance, Proc. 36th Europ. Microwave Conf. (2006),1308- 1311.
[3] Suetsugu T., Kazimierczuk, M. K., Design procedure of class-E amplifier for off-nominal operation at 50% duty ratio, IEEE Trans. Circuits Syst. I, Reg. Papers, 53 (2006), n.7, 1468-1476
[4] Suetsugu T., Kazimierczuk, M. K., Off-nominal operation of class-E amplifier at any duty ratio, IEEE Trans. Circuits Syst. I, Reg. Papers, 54 (2007), n.6, 1389-1397
[5] Nagashima T., Wei X., Sekiya H., Kazimierczuk M. K.,. Power conversion efficiency of Class-E power amplifier outside nominal operations, Proc. IEEE ISCAS, 2011, 749-752
[6] Hayati M., Lotfi A., Kazimierczuk M. K., Sekiya H., Generalized design considerations and analysis of Class-E amplifier for sinusoidal and square input voltage waveforms, IEEE Trans. on Ind. Electr. vol. 62(2015), n.1, 211-220
[7] Ayachit A., Corti F., Reatii A., Kazimierczuk M. K., Zero-voltage switching operation of transformer Class-E inverter at any coupling coefficient, IEEE Trans. on Ind. Electron., 66 (2019), n.3, 1809-1819
[8] Mikołajewski M., A Transformer Class-E amplifier, Archives of Electrical Eng. 63 (2014), n.4, 621-633
[9] Kaczmarczyk Z., A high-efficiency Class E inverter – computer model, laboratory measurements and Spice simulation, Bulletin of the Polish Acad. of Sciences, Tech., Scien., 55 (2007), n.4, 411-417
[10] Hayati M., Roshani S., Roshani S., Kazimierczuk M. K., Design of Class E power amplifier with new structure and flat top switch voltage waveform, IEEE Trans. Power Electron., 33 (2018), n.3, 2571-2579
[11] Hayati M., Lofti A., Kazimierczuk M. K., Modeling and analysis of Class-E amplifier with a shunt inductor at sub-nominal operation for any duty ratio, IEEE Trans. on Circuits Syst. I, Reg. Papers, 61 (2014), n.4, 987-1000
[12] Abulet M., Zulinski R. E., Effect of switch duty ratio on the performance of Class-E amplifiers and frequency multipliers, IEEE Trans. Circuits Syst. I, Fundam. Theory Appl. 45 (1998), n.4, 325-335.
[13] Hayati M., Lofti A., Kazimierczuk M. K., Analysis and design of Class-E power amplifier with MOSFET parasitic linear and nonlinear capacitances at any duty ratio, IEEE Trans. Power Electron., 28 (2013), n.11, 5222-5232
[14] Raab F. H: Effects of circuit variations on the Class E tuned power amplifier, IEEE J. Solid-State Circuits Syst. vol. SC-13, n.2 (1978), 239-247
[15] Redl R., Molnar B., Sokal O. N., Class E resonant regulated dc/dc power converters: analysis of operations, and experimental results, IEEE Trans. Power Electron., vol.PE-1 (1986), n.2, 111-120
[16] Nagashima T., Wei X., Sekiya H., Kazimierczuk M. K.,. Waveform equations, output power, and power conversion efficiency for class-E inverter outside nominal operation, IEEE Trans. Ind. Electron., 61 (2014), n.4, 1799-1810
[17] Nagashima T., Wei X., Bou E., Alarcon E., Kazimierczuk M. K., Steady-state analysis of isolated class-E2converter outside nominal operation, IEEE Trans. Ind. Electron. 64 (2017), n.4, 3227-3238
[18] Grzesik B., Kaczmarczyk Z., Junak J., A Class E inverter- the influence of inverter parameters on its characteristics, 27th PESC, 1996
[19] Roslaniec L., Jurkov A. S., Bastami A. A., Perreault D. J., Design of single-switch inverters for variable resistance/load modulation operation, IEEE Trans. Power Electron. 30 (2015), n.6, 3200-3214
[20] Li Y., Ruan X., Zhang L., Dai J., Jin, Q., Variable switching frequency on-off control for Class E dc/dc converter, IEEE Trans. on Power Electron., 2018
[21] Petreus D., Grama A., Cadar S., Plaian E., Rusu A., Design of a plasma generator based on E power amplifier and impedance matching, Proc. of 12th Int. Conf. OPTIM(2010), 1317-1322.
[22] Wardzyn Z., Skała A., Świątek B., Klempka R., Kieroński R., ZVS single-switch inverter for induction heating – optimum operation, Przegląd Elektrotechniczny, 90 (2014), n.2, 32-35
[23] Ghahremani A., Annema A-J., Nauta B., Load mismatch sensitivity of Class-E power amplifer, IEEE Trans. on Microwave Theory and Tech., vol. 67(2019), no. 1, 216-230.
[24] Mikolajewski M., Class E amplifier with variable load impedance, (in Polish) Przeglad Elektrotechniczny, 95(2019), n.9, 136-141, (also posted in English on Researchgate 07. 2019)
[25] Liu H., Shao Q., Fang X., Modeling and optimization of Class-E amplifier at subnominal conditions in wireless power transfer system for biomedical implants, IEEE Trans.on Biomed. Circ. and Syst.,11 (2017), n.1, 35-43.
[26] Acar M., Annema A. J., Nauta B., Generalized analytical design equations for variable slope Class-E power amplifiers, Proc. 13th Int. Conf. on Electronics, Circuits and Systems (2006), 431-434.

Jeśli masz wykupiony/przyznany dostęp - zaloguj się. Skorzystaj z naszych propozycji zakupu!

Publikacja


PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY- e-publikacja (pdf) z zeszytu 2020-9 , nr katalogowy 127796 licencja: Osobista Produkt cyfrowy Nowość	10.00 zł

Zeszyt


PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY- e-zeszyt (pdf) 2020-9 licencja: Osobista Produkt cyfrowy Nowość	55.00 zł

Prenumerata

PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY - prenumerata cyfrowa
licencja: Osobista

Produkt cyfrowy
Nowość

762.00 zł

PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY - PAKIET prenumerata PLUS
licencja: Osobista

Szczegóły pakietu

Nazwa
PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY - PAKIET prenumerata PLUS (Prenumerata papierowa + dostęp do portalu sigma-not.pl + e-prenumerata)	1002.00 zł brutto 927.78 zł netto 74.22 zł VAT (stawka VAT 8%)

1002.00 zł

PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY - papierowa prenumerata roczna + wysyłka
licencja: Osobista

Szczegóły pakietu

Nazwa
PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY - papierowa prenumerata roczna	960.00 zł brutto 888.89 zł netto 71.11 zł VAT (stawka VAT 8%)
PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY - pakowanie i wysyłka	42.00 zł brutto 34.15 zł netto 7.85 zł VAT (stawka VAT 23%)

1002.00 zł

Zeszyt

2020-9

Twój Koszyk

Publikacja

Zeszyt

Prenumerata

Zeszyt

Czasopisma