Czasopismo | PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY | Rocznik 2024 - zeszyt 5

Enhanced Half Bridge Series Resonant Inverter for Induction Cap Sealing with Controlled load adaptation

Ulepszony falownik rezonansowy z półmostkiem do indukcyjnego uszczelniania nasadek z kontrolowaną adaptacją obciążenia

10.15199/48.2024.05.37

nr katalogowy: 148622
10.15199/48.2024.05.37

Streszczenie

An enhanced half-bridge resonant inverter for induction cap sealing is presented in this research. The proposed method is a combination of a matching transformer, a resonant capacitor, and the series resistance and inductance elements of an induction cap-sealing load. The asymmetrical duty cycle approach is employed to regulate the output power. During the induction cap sealing process, the operating frequency is adjusted automatically through the application of a phase-locked loop control mechanism in order to maintain a steady lagging phase angle between variations in load parameters. The validity of the proposed technique is evaluated using computer simulation, followed by a hardware experiment completed within an operating frequency range of 52.05–53.8 kHz.

Abstract

W pracy przedstawiono ulepszony półmostkowy falownik rezonansowy do indukcyjnego zgrzewania pokrywy. Proponowana metoda polega na połączeniu transformatora dopasowującego, kondensatora rezonansowego oraz szeregowych elementów rezystancji i indukcyjności obciążenia indukcyjnego zgrzewającego kołpak. Do regulowania mocy wyjściowej stosuje się podejście asymetrycznego cyklu pracy. Podczas procesu zgrzewania indukcyjnego nasadki częstotliwość robocza jest dostosowywana automatycznie poprzez zastosowanie mechanizmu sterującego z pętlą synchronizacji fazowej w celu utrzymania stałego opóźnionego kąta fazowego pomiędzy zmianami parametrów obciążenia. Ważność proponowanej techniki ocenia się za pomocą symulacji komputerowej, a następnie eksperymentu sprzętowego przeprowadzonego w zakresie częstotliwości roboczej 52,05–53,8 kHz.

Słowa kluczowe

Keywords

Bibliografia

[1] Yilmat I., Durna E., Ermis M., Design and implementation of a hybrid system for the mitigation of PQ problems of mediumfrequency induction steel-melting furnaces, IEEE Trans. on Industry Applications, 52(2016), No. 3, 2700-2713
[2] Panek D., Karban P., Dolezel I., Calibration of numerical model of magnetic induction brazing, IEEE Trans. on Magnetics, 55(2019), No. 6, 1-4
[3] Kawashima R., Mishima T., Ide C., Three-phase to singlephase multiresonant direct AC–AC converter for metal hardening high-frequency induction heating applications, IEEE Trans. on Power Electronics, 36(2021), No. 1, 639-653
[4] Huang M. S., Liao C. C., LiZ . F., Shih Z. R., Hsueh H. W., Quantitative design and implementation of an induction cooker for a copper pan, IEEE Access, 9(2021), 5105-5118
[5] Paul A. K., Robust features of SOSMC guides in quality characterization of tank circuit in air-cooled induction cap sealing, IEEE Trans. on Industry Applications, 54(2018), No. 1, 755-763
[6] Heo K. W., Jin J., Jung J. H., Maximum voltage gain tracking algorithm for high-efficiency of two-stage induction heating systems using resonant impedance estimation, IEEE Trans. on Industrial Electronics, 70(2023), No. 8, 7934-7943
[7] Wang Y., Zhang H., Lu F., Current-fed capacitive power transfer with parallel–series compensation for voltage stepdown, IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Industrial Electronics, 3(2022), No. 3, 454-464
[8] Sarnago H., Lucía O., Mediano A., Burdío J. M., Efficient and cost-effective ZCS direct AC–AC resonant converter for induction heating, IEEE Trans. on Industrial Electronics, 61(2014), No. 5, 2546-2555
[9] Park H. P., Kim M., Jung J. H., Investigation of zero voltage switching capability for bidirectional series resonant converter using phase-shift modulation, IEEE Trans. on Power Electronics, 34(2019), No. 9, 8842-8858
[10]Herasymenko P., Yurchenko O., An extended pulse-densitymodulated series-resonant inverter for induction heating applications, 2020 IEEE 61th International Scientific Conference on Power and Electrical Engineering of Riga Technical University (RTUCON), Latvia, (2020), 1-8,
[11] Han W., Chau K. T., Liu W., Tian X., Wang H., A dual-resonant topology-reconfigurable inverter for all-metal induction heating, IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics, 10(2022), No. 4, 3818-3829
[12] Chudjuarjeen S., Sangswang A., Koompai C., An improved LLC resonant inverter for induction-heating applications with asymmetrical control, IEEE Trans. on Industrial Electronics, 58(2011), No. 7, 2915-2925
[13] Phankong N., Jittakort J., Chakkuchan P., Kitcharoenwa S., Hathairatsiri V., Wisassakwichai C., Chudjuarjeen S., Induction heating application using frequency control techniques for hot tensile testing, 2021 18th International Conference on Electrical Engineering/Electronics, Computer, Telecommunications and Information Technology (ECTI-CON), Thailand, (2021), 968- 971
[14] Villa J., Artigas J. I., Beltrán J. R., Vicente A. D., Barragán L. A., Analysis of the acoustic noise spectrum of domestic induction heating systems controlled by phase-accumulator modulators, IEEE Trans. on Industrial Electronics, 66(2019), No. 8, 5929-5938
[15] Jimenez O., Lucia O., Urriza I., Barragan L. A., Navarro D., Design and evaluation of a low-cost high-performance  ADC for embedded control systems in induction heating appliances, IEEE Trans. on Industrial Electronics, 61(2014), No. 5, 2601-2611
[16] Fernandez M., Perpina X., Vellvehi M., Avino-Salvado O., Llorente S., Jorda X., Power losses and current distribution studies by infrared thermal imaging in soft- and hard-switched IGBTs under resonant load, IEEE Trans. on Power Electronics, 35(2020), No. 5, 5221-5237
[17] Guillen P., Sarnago H., L. O, Burdio J. M., Mains-synchronized pulse density modulation strategy applied to a ZVS resonant matrix inverter, IEEE Trans. on Industrial Electronics, 68(2021), No. 11, 10835-10844
[18] Phankong N., Chudjuarjeen S., Bhumkittipich K., Hikihara T., Half bridge soft switching resonant converter with silicon carbide power MOSFETs for induction heating, 2016 19th International Conference on Electrical Machines and Systems (ICEMS), Chiba, Japan, (2016), 1-4
[19] Namadmalan A., Universal tuning system for series-resonant induction heating applications, IEEE Trans. on Industrial Electronics, 64(2017), No. 4, 2801-2808
[20] Phankong N., Chudjuarjeen S., Chakkuchan P., Nawong M., Preheat welding with induction heating based control of phaselocked loop resonant inverter, 2022 International Electrical Engineering Congress (iEECON), Khon Kaen, Thailand, (2022), 1-4
[21] Jiang Y., Wang L., Wang Y., Wu M., Zeng Z., Liu Y., Sun J., Phase-locked loop combined with chained trigger mode used for impedance matching in wireless high power transfer, IEEE Trans. on Power Electronics, 35(2020), No. 4, 4272-4285

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

Publikacja


PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY- e-publikacja (pdf) z zeszytu 2024-5 , nr katalogowy 148622 licencja: Osobista Produkt cyfrowy Nowość	10.00 zł

Zeszyt


PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY- e-zeszyt (pdf) 2024-5 licencja: Osobista Produkt cyfrowy Nowość	85.00 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

2024-5

Twój Koszyk

Publikacja

Zeszyt

Prenumerata

Zeszyt

Czasopisma