Czasopismo | PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY | Rocznik 2021 - zeszyt 5

Combined PS-PDM control method for voltage-source seriesresonant inverter

10.15199/48.2021.05.07

Pavlo HERASYMENKO

nr katalogowy: 131565
10.15199/48.2021.05.07

Streszczenie

This paper proposes a new control method for a voltage-source series-resonant inverter (SRI) of the induction heating system. The proposed method of control is based on combining the phase-shift (PS) and pulse-density-modulation (PDM) controls. The main feature of this control method is that the current regulation for pulse density in the range from 0.5 to 1 is provided by only the traditional PDM control and in the range from 0 to 0.5 – with the PS control and constant density equal to 0.5 of the PDM control. Theoretical analysis shows that using the proposed control method can reduce the peak-to-peak current fluctuation and increase the minimum peak current of the SRI, compared with the traditional PDM control. The results of numerical computations are in good agreement with the results of simulations. Experiments were carried out to confirm the practical applicability of the proposed control method for series-resonant inverters for induction heating application.

Abstract

W artykule zaproponowano nową metodę sterowania falownikiem rezonansowym szeregowym ze źródłem napięcia (SRI) systemu ogrzewania indukcyjnego. Proponowana metoda sterowania opiera się na połączeniu sterowania przesunięciem fazowym (PS) i modulacji gęstości impulsów (PDM). Główną cechą tej metody sterowania jest to, że regulację prądu dla gęstości impulsów w zakresie od 0,5 do 1 zapewnia tylko tradycyjne sterowanie PDM, a zakresie od 0 do 0,5 - ze sterowaniem PS i stałą gęstością. Analiza teoretyczna pokazuje, że zastosowanie proponowanej metody sterowania może zmniejszyć wahania prądu międzyszczytowego i zwiększyć minimalny prąd szczytowy SRI w porównaniu z tradycyjnym sterowaniem PDM. (Połączona metoda sterowania PS-PDM dla falownika rezonansowego szeregowego ze źródłem napięcia

Słowa kluczowe

Keywords

Bibliografia

[1] Grajales L., Sabate J.A., Wang K.R., Tabisz W.A., Lee F.C., Design of a 10 kW, 500 kHz phase-shift controlled seriesresonant inverter for induction heating, 1993 IEEE Ind. Appl. Conf. Twenty-Eighth IAS Annual Meeting, (1993), 843-849
[2] Sawant R.R., Rao Y.S., A discrete-time controller for Phase Shift Controlled load-resonant inverter without PLL, Proc. PEDES, (2014), 1-4
[3] Nagai S., Michihira M., Nakaoka M., New phase-shifted soft-switching PWM high-frequency series resonant inverters topologies and their practical evaluations, 1994 Fifth Int. Conf. on Power Electron. and Var.-Speed Drives, (1994), 274-279
[4] Uchihor i Y., Kawamura Y., Tok iwa M., Kim Y.J., Nakaoka M., New induction heated fluid energy conversion processing appliance incorporating auto-tuning PID controlbased PWM resonant IGBT inverter with sensorless power factor correction, Proc. PESC '95, (1995), 1191-1197
[5] Grajales L., Lee F.C., Control system design and smallsignal analysis of a phase-shift-controlled series-resonant inverter for induction heating, Proc. PESC '95, (1995), 450-456
[6] Ibrahim O., Yahaya N.Z., Saad N., Phase-Shifted Full- Bridge Zero Voltage Switching DC-DC Converter Design with MATLAB/Simulink Implementation, Int. Journal of Electr. and Comp. Eng., 8 (2018), No. 3, 1488-1497
[7] Kwon Y.S., Yoo S.B., Hyun D.S., Half-bridge series resonant inverter for induction heating applications with loadadaptive PFM control strategy, Proc. APEC '99, (1999), 575- 581
[8] Fuj i ta H., Akagi H., Pulse-density-modulated power control of a 4 kW, 450 kHz voltage-source inverter for induction melting applications, IEEE Trans. on Ind. Appl., 32 (1996), No. 2, 279- 286,
[9] Es teve V., et al., Using Pulse Density Modulation to Improve the Efficiency of IGBT Inverters in Induction Heating Applications, 2007 IEEE Power Electron. Specialists Conf., (2007), 1370-1373
[10] Sugimura H., Omori H., Lee H.W., Nakaoka M., PDM Controlled Series Load Resonant Soft Switching High Frequency Inverter for Induction Heated Toner Fixing Outer Roller with Inner Cylindrical Working Coil Stator, 2006 CES/IEEE 5th Int. Power Electron. and Motion Control Conf., (2006), 1-5
[11] Mucko J., The control methods of series resonant inverters which make possible the simultaneous work of transistors as the ZVS and the "almost ZCS" switches, Przeglad Elektrotechniczny, 86 (2010), No. 6, 137-142
[12] Pholsriphim A., Nurach S., Lenwari W., Half-bridge resonance inverter for induction heating using digital-controlled pulse density modulation technique, Proc. ICIEA, (2017), 1084- 1086
[13] Heras ymenko P.Y., A transistor resonant voltage inverter with pulse density modulation for induction heating equipment, Technical Electrodynamics, (2015), No. 6, 24–28
[14] Es teve V., et al., Enhanced Pulse-Density-Modulated Power Control for High-Frequency Induction Heating Inverters, IEEE Trans. on Ind. Electron., 62 (2015), No. 11, 6905-6914
[15] Hu J., Bi C., Jia K., Xiang Y., Power Control of Asymmetrical Frequency Modulation in a Full-Bridge Series Resonant Inverter, IEEE Trans. on Power Electron., 30 (2015), No. 12, 7051-7059
[16] Fan M., Shi L., Yin Z., Jiang L., Zhang F., Improved Pulse Density Modulation for Semi-bridgeless Active Rectifier in Inductive Power Transfer System, IEEE Trans. on Power Electron., 34 (2019), No. 6, 5893-5902
[17] Zied H.A., Mut schler P., Bachmann G., A modular IGBT converter system for high frequency induction heating applications, Proc. PCIM., (2002)
[18] Dede E.J., Jordan J., Esteve V., The practical use of SiC devices in high power, high frequency inverters for industrial induction heating applications, Proc. SPEC, (2016), 1-5
[19] Pinhe i ro J.R., Grundling H.A., Vidor D.L.R., Baggio J.E., Control strategy of an interleaved boost power factor correction converter, 30th Annual IEEE Power Electron. Specialists Conf. Record., (1999), 137-142
[20] Xu X., Liu W., Huang A.Q., Two-Phase Interleaved Critical Mode PFC Boost Converter with Closed Loop Interleaving Strategy, IEEE Trans. on Power Electron., 24 (2009), No. 12, 3003-3013
[21] Herasymenko P., Yurchenko O., An Extended Pulse- Density-Modulated Series-Resonant Inverter for Induction Heating Applications, Proc. RTUCON, (2020), 1-8
[22] Shen J., Ma H., Yan W., Hui J., Wu L., PDM and PSM Hybrid Power Control of a Series-Resonant Inverter for Induction Heating Applications, 2006 1ST IEEE Conf. on Ind. Electron. and Applications, (2006), 1-6
[23] Namadmalan A., Universal Tuning System for Series- Resonant Induction Heating Applications, IEEE Trans. on Ind. Electron., 64 (2017), No. 4, 2801-2808

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

Publikacja


PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY- e-publikacja (pdf) z zeszytu 2021-5 , nr katalogowy 131565 licencja: Osobista Produkt cyfrowy Nowość	10.00 zł

Zeszyt


PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY- e-zeszyt (pdf) 2021-5 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

2021-5

Twój Koszyk

Publikacja

Zeszyt

Prenumerata

Zeszyt

Czasopisma