Розробка зварювального джерела живлення з підвищеною ефективністю
DOI:
https://doi.org/10.32782/2225-6733.43.2021.15Ключові слова:
джерело живлення, зварювання, резонансний перетворювач, коефіцієнт потужності, зварювальний інвертор, гармонікиАнотація
Робота спрямована на створення енергоефективних джерел живлення, які б мали високий коефіцієнт потужності, низький коефіцієнт несинусоїдності споживаного струму, добрі масогабаритні параметри та низький рівень втрат потужності. Мета роботи – теоретичний опис підходів до розробки інверторного зварювального джерела живлення з підвищеною ефективністю та електромагнітною сумісністю з електричною мережею. В роботі проаналізовано переваги та недоліки існуючих джерел живлення для зварювання. Запропонована топологія зварювального джерела живлення з використанням резонансного перетворювача з Valley-Fill випрямлячем зі сторони мережі. Перевагами резонансних перетворювачів є невелика кількість силових ключів, а використання оригінального алгоритму керування дозволить підвищити енергоефективність та забезпечити невеликі втрати енергії. Серед резонансних перетворювачів було обрано топологію LLC перетворювача. В роботі проведений аналіз схеми заміщення по основній гармоніці, розрахований комплексний опір схеми заміщення та отримані вирази для струму і активної потужності. Проведено імітаційне моделювання засобами Matlab Simulink, в результаті якого доведено підвищення коефіцієнта потужності запропонованого джерела живлення та зменшення коефіцієнта несинусоїдності споживаного від мережі струму
Посилання
A bi-directional single-stage isolated AC-DC converter for EV charging and V2G / B. Koushki, A. Safaee, P. Jain, A. Bakhshai // IEEE Electrical Power and Energy Conference (EPEC). – 2015. – Pp. 36-44. – Mode of access: https://doi.org/10.1109/EPEC.2015.7379924.
Prasanna U.R. Novel Bidirectional Single-phase Single-Stage Isolated AC–DC Converter With PFC for Charging of Electric Vehicles / U.R. Prasanna, A.K. Singh, K. Rajashekara // IEEE Transactions on Transportation Electrification. – 2017. – Vol. 3, no. 3. – Pp. 536-544. – Mode of access: https://doi.org/10.1109/TTE.2017.2691327.
Jauch F. Single-phase single-stage bidirectional isolated ZVS AC-DC converter with PFC / F. Jauch, J. Biela // 15th International Power Electronics and Motion Control Conference (EPE/PEMC). – 2012. – Pp. LS5d.1-1-LS5d.1-8. – Mode of access: https://doi.org/10.1109/EPEPEMC.2012.6397479.
Bi-Directional Single-Stage Interleaved Totem-Pole AC-DC Converter with High Frequency Isolation for On-Board EV Charger / H. Belkamel, K. Hyungjin, K. Beywongwoo, Y. Shin, S. Choi // IEEE Energy Conversion Congress and Exposition (ECCE). – 2018. – Pp. 6721-6724. – Mode of access: https://doi.org/10.1109/ECCE.2018.8557933.
A Bidirectional Soft-Switched DAB-Based Single-Stage Three-Phase AC–DC Converter for V2G Application / D. Das, N. Weise, K. Basu, R. Baranwal, N. Mohan // IEEE Transactions on Transportation Electrification. – 2019. – Vol. 5, no. 1. – Pp. 186-199. – Mode of access: https://doi.org/10.1109/TTE.2018.2886455.
Isolated single stage bidirectional AC-DC converter with power decoupling and reactive power control to interface battery with the single phase grid / D. Sal y Rosas, D. Frey, J. Schanen, J. Ferrieux // IEEE Applied Power Electronics Conference and Exposition (APEC). – 2018. – Pp. 631-636. – Mode of access: https://doi.org/10.1109/APEC.2018.8341078.
High-Efficiency Isolated Bidirectional AC-DC Converter for a DC Distribution System / H. Kim, M. Ryu, J. Baek, J. Jung // IEEE Transactions on Power Electronics. – 2013. – Vol. 28, no. 4. – Pp. 1642-1654. – Mode of access: https://doi.org/10.1109/TPEL.2012.2213347.
Prashanthi Y. Bidirectional AC-DC Converter for a DC Distribution System / Y. Prashanthi, K. Suman // National Conference Proceeding NCESTFOSS. – 2017. – Pp. 119-129.
A Single-Stage Three-Phase Bidirectional AC/DC Converter With High-Frequency Isolation and PFC / B.R. de Almeida, J.W.M. de Araújo, P.P. Praça, D. de S. Oliveira // IEEE Transac-tions on Power Electronics. – 2018. – Vol. 33, no. 10. – Pp. 8298-8307. – Mode of access: https://doi.org/10.1109/TPEL.2017.2775522.
Deshpande P.P. A Matrix based Isolated Bidirectional AC-DC Converter with LCL type Input Filter for Energy Storage Application / P.P. Deshpande, A.K. Singh, S.K. Panda // Inter-national Power Electronics Conference (IPEC-Niigata 2018 - ECCE Asia). – 2018. – Pp. 4186-4192. – Mode of access: https://doi.org/10.23919/IPEC.2018.8507367.
A novel single-stage LLC resonant AC-DC converter with power factor correction feature / C. Chang, H. Chen, C. Cho, J. Chiu // 6th IEEE Conference on Industrial Electronics and Applications, 2011. – Pp. 2191-2196. – Mode of access: https://doi.org/10.1109/ICIEA.2011.5975954.
Wang H. Design considerations for a level-2 on-board PEV charger based on interleaved boost PFC and LLC resonant converters / H. Wang, S. Dusmez, A. Khaligh // IEEE Transpor-tation Electrification Conference and Expo (ITEC). – 2013. – Pp. 1-8. – Mode of access: https://doi.org/10.1109/ITEC.2013.6574508.
Fuhr T. Innovative Single Stage Isolated AC/DC Converter with Power Factor Correction / T. Fuhr, T. Kupka // 20th International Scientific Conference on Electric Power Engineering (EPE). – 2019. – Pp. 1-4. – Mode of access: https://doi.org/10.1109/EPE.2019.8778151.
Lin W. A Single-stage PFC by Integrating quasi-Bridgeless Boost and LLC Converter / W. Lin, H. Chen, Y. Fang // IEEE International Telecommunications Energy Conference (INTELEC). – 2018. – Pp. 1-5. – Mode of access: https://doi.org/10.1109/INTLEC.2018.8612422.
Pandey R. A Power Factor Corrected Electric Vehicle Battery Charger Using Boost Converter / R. Pandey, B. Singh // 8th IEEE India International Conference on Power Electronics (IICPE). – 2018. – Pp. 1-6. – Mode of access: https://doi.org/10.1109/IICPE.2018.8709526.
Phadungthin R. Application study on induction heating using half bridge LLC resonant inverter / R. Phadungthin, J. Haema // 12th IEEE Conference on Industrial Electronics and Applications (ICIEA). – 2017. – Pp. 1582-1585. – Mode of access: https://doi.org/10.1109/ICIEA.2017.8283090.
A mathematical guideline for designing an AC-DC LLC converter with PFC / Y. Qiu, W. Liu, P. Fang, Y. Liu, P.C. Sen // IEEE Applied Power Electronics Conference and Exposition (APEC). – 2018. – Pp. 2001-2008. – Mode of access: https://doi.org/10.1109/APEC.2018.8341292.
Fan Sh. Analysis and design of LLC resonant converter for electron beam welding filament power supply / Sh. Fan, B. Cai, Z. Wang // International Conference on Electrical Machines and Systems (ICEMS). – 2013. – Pp. 2153-2155. – Mode of access: https://doi.org/10.1109/ICEMS.2013.6713204.
Singh B. Improved power quality buck-boost converter fed LLC resonant converter for induction heater / B. Singh, R. Pandey // IEEE 6th International Conference on Power Systems (ICPS). – 2016. – Pp. 1-6. – Mode of access: https://doi.org/10.1109/ICPES.2016.7584248.
Control Design and Performance Analysis of a Double-Switched LLC Resonant Rectifier for Unity Power Factor and Soft-Switching / G. Zhang, J. Zeng, S.Sh. Yu, W. Xiao, Bo Zhang, Si-Zhe Chen, Y. Zhang // IEEE Access. – 2020. – Vol. 8. – Pp. 44511-44521. – Mode of access: https://doi.org/10.1109/ACCESS.2020.2978030.
Resonant LLC Converter [Electronic resource]: [Website]. – Electronic data. – Mode of access: https://www.mathworks.com/help/physmod/sps/ug/resonant-llc-converter.html.
Haque A. Valley-Fill Circuit for Power Quality Improvement / A. Haque // IJIRST – International Journal for Innovative Research in Science & Technology. – 2016. – Vol. 2, iss. 09. – Pp. 223-227.
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Журнал "Вісник Приазовського державного технічного університету. Серія: Технічні науки" видається під ліцензією СС-BY (Ліцензія «Із зазначенням авторства»).
Дана ліцензія дозволяє поширювати, редагувати, поправляти і брати твір за основу для похідних навіть на комерційній основі із зазначенням авторства. Це найзручніша з усіх пропонованих ліцензій. Рекомендується для максимального поширення і використання неліцензійних матеріалів.
Автори, які публікуються в цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:
1. Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, яка дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи в цьому журналі.
2. Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди, які стосуються неексклюзивного поширення роботи в тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи в цьому журналі.
