Bachelor + Master Publishing
811 Bachelorarbeiten, 533 Masterarbeiten, 10.103 Diplomarbeiten

Resonant Converter -> Resonant Inverter

The building of a simple resonant converter with a series resonant circuit as load

Resonant Converter -> Resonant Inverter
Über dieses Buch
  • Art: Diplomarbeit
  • Autor: Thorsten Borresch, Jörn Krüger
  • Abgabedatum: Juli 1997
  • Umfang: 123 Seiten
  • Dateigröße: 3,4 MB
  • Institution / Hochschule: Hochschule Bremen, University of Applied Sciences Deutschland
  • ISBN (eBook): 978-3-8324-0489-5
  • ISBN (Paperback) :
    978-3-8324-0489-5 P
  • ISBN (CD) :978-3-8324-0489-5 CD
  • Sprache: Englisch
  • Prämierung:
  • Arbeit zitieren: Thorsten Borresch, Jörn Krüger Juli 1997: Resonant Converter -> Resonant Inverter, Hamburg: Diplomica Verlag
  • Schlagworte: Halbleiter, Messungen / Auswertung, Schwingkreisumrichter, spezielle Bauteileauslegung / -auswahl

Diplomarbeit von Thorsten Borresch, Jörn Krüger

Abstract:

The report describes the building of a simple resonant converter with a series resonant circuit as load. This work is a subject in the field of power electronics.

The report includes a complete describtion of the analytical fundamentals of a DC/AC converter with a resonant circuit as load.

Modern semiconductor devices like IGBTs, MBGTs, MOSFETs, Thyristors, ... are also tested for a succesfull using in converter circuits.

The most important thing in this work is the minimizing of the switching losses in the semiconductor devices. For that purpose the switching point lays near the current and voltage zero. The special difficulties for the dimensioning of the components are commented.

The practical building of the resonant converter is descripted with all details: dimensioning of the components-, circuit diagrams; breadboard arrangement; ...

The function of the constructed resonant converter is tested by measurements. In addition there is a comparison of the measurements and the caIculations made before.

The report ends with a detailed bibliography.

Zusammenfassung:

Die Diplomarbeit befaßt sich mit einem Thema aus der elektrischen Leistungselektronik:

Dem Aufbau eines simplen Schwingkreisumrichters mit Reihenschwingkreis.

Neben einer ausführlichen analytischen Betrachtung der Grundlagen eines Wechselumrichters mit Reihenschwingkreises, werden auch moderne Halbleiterschalter wie IGBT, MBGT, MOSFET, Thyristoren,.... auf ihre Tauglichkeit für den gegebenen Verwendungszweck untersucht.

Das Hauptaugenmerk wird bei dieser Arbeit auf die Minimierung der Schaltverluste in den Halbleiterbauelementen gelegt. Dazu ist der Schaltpunkt in die Nähe des Strom- und Spannungsnulldurchgangs gelegt. Die besonderen Schwierigkeiten, die sich daher für die Bauteileauswahl ergeben, sind kommentiert, Für den praktischen Aufbau eines Schwingkreisumrichters sind alle notwendigen Dimensionierungen für die Bauteile, Stromlaufpläne, Platinenaufbaupläne,.... in der Arbeit zu finden.

Die Funktion des dimensionierten und aufgebauten Schwingkreisumrichters wird durch abschließende Messungen überprüft. Im Anschluß werden die Meßergebnisse mit den zuvor durchgeführten Berechnungen verglichen.

Die Arbeit enthält darüberhinaus ein ausführliches Literaturverzeichnis.

Table of Contents:

ABSTRACT 2
CHAPTER 1
1. NOMENCLATURE 8
CHAPTER 2
2. INTRODUCTION 10
2.1 GENERAL 10
2.2 APPLICATIONS FOR RESONANT INVERTERS 10
2.3 ADVANTAGEs/DISADVANTAGES OF RESONANT INVERTER 10
2.4 TASK 11
CHAPTER 3
3. SEMICONDUCTORS 13
3.1 THYRISTOR 13
3.1.1 Introduction 13
3.1.2 Method of operation 13
3.2 SPECIAL FORMS OF THYRISTORS 15
3.2.1 Gate turn-off thyristor (GTO) 15
3.2.2 Amplifying gate thyristor 16
3.3 POWER MOSFET 17
3.4 IGBT 19
3.4.1 Introduction 19
3.4.2 Method of operation 19
3.4.3 IGBT in modular construction 21
3.4.4 Applications 21
3.5 BIPOLAR JUNCTION TRANSISTOR (BJT) 21
3.6 SILICON CONTROLLED TRANSISTOR (SIT) 23
3.7 SILICON CONTROLLED THYRISTOR (SITH) 24
3.8 MOS CONTROLLED THYRISTOR (MCT) 24
3.9 MOS AND BIPOLAR GATED THYRISTOR (MBGT) 25
3.10 COMPARISON OF MODERN SEMICONDUCTOR DEVICES 27
CHAPTER 4
4. DESCRIPTION OF THE SINGLE PHASE FULL-BRIDGE INVERTER 29
4.1 VOLTAGE SOURCE INVERTERS 29
4.1.1 Principle of operation 29
4.2 DESCRIPTION OF THE RESONANT CIRCUIT 30
4.3 THE SERIES RESONANT INVERTER 33
4.3.1 System Description 33
4.3.2 Modes of operation 34
4.3.2.1 DCM - Discontinuous mode 34
4.3.2.2 CCM - Continuous current mode 37
4.4 DAMPING 39
4.4.1 High damping circuit (Psi > 1) 40
4.4.2 Low Damping (Psi < 1) 42
4.4.3 Response of the resonant circuit if it switched for a single time 47
4.5 OPERATION AND CONTROL FOR SERIES LOADED RESONANT INVERTER 48
4.5.1 Capacitive load 48
4.5.2 Inductive load 49
4.6 CHARACTERISTICS 49
4.6.1 First harmonic method 49
4.6.2 First harmonic approximation 54
CHAPTER 5
5. CHARACTERISTICS AND LIMITATIONS FOR DESIGN 60
5.1 CAPACITIVE LOAD INVERTERS 60
5.2 INDUCTIVE LOAD INVERTERS 61
5.3 CONCLUSION FOR THE CONSTRUCTION OF RESONANT INVERTER 61
5.4 DESCRIPTION OF THE DC-VOLTAGE SUPPLY 61
5.4.1 The low pass-filter 62
5.5 PROTECTION OF THE SEMICONDUCTOR DEVICES 63
5.5.1 Protection of a thyristor 63
5.5.1.1 The turn-off snubber 63
5.5.1.2 Analysis of the turn-off snubber 64
5.5.1.3 The tum - on snubber 66
CHAPTER 6
6. THE BREADBOARD 68
6.1 THE NEEDED MODULES 68
6.2 DESIGN OF THE MODULES 68
6.2.1 Frequency generator 68
6.2.1.1 Astable multivibrator 69
6.2.1.1.1 Given facts 70
6.2.1.1.2 Calculations 70
6.2.1.2 Alternatives 72
6.2.1.2.1 Integrated circuits / Timer 72
6.2.1.2.2 Microprocessor 72
6.2.2 Trigger circuit 73
6.2.3 Inverter 74
6.2.4 Resonant circuit 75
6.2.4.1 Given facts 75
6.2.4.2 Limitations 75
6.2.4.2.1 Minimum of the smallest possible phase angle 9 75
6.2.4.3 Device dimensioning 76
6.2.4.3.1 Calculation 76
6.2.4.3.2 Selection of the components 77
6.2.4.3.2.1 Comparison 77
6.2.4.3.2.2 Arrangement of the components 77
6.2.4.3.3 Cross-check 77
6.2.4.4 Expected line diagrams 79
6.2.4.4.1 Is; Vc, VRL = f (w/w0) 79
6.3 CIRCUIT DIAGRAMS 81
6.3.1 Frequency generator 81
6.3.2 Trigger circuit 81
6.3.2.1 for SCRI 81
6.3.2.2 for SCR2 81
6.3.2.3 for SCR3 82
6.3.2.4 for SCR4 82
6.3.3 Inverter 82
6.3.4 Resonant circuit (load) 82
6.4 MOUNTING ARRANGEMENT 83
6.5 LIST OF USED COMPONENTS 85
CHAPTER 7
7. MEASUREMENTS 88
7.1 THE SERIES RESONANT CIRCUIT 88
7.1.1 The measuring circuit 88
7.1.2 Primary data 89
7.1.3 Waveforms 90
7.1.4 Oscillograms 91
7.1.4.1 Discussion 93
7.2 THE FREQUENCY GENERATOR 94
7.2.1 The measuring circuit 94
7.2.2 Oscillogram 94
7.3 THE TRIGGER CIRCUIT OUTPUT SIGNAL 95
7.3.1 The measuring circuit 95
7.3.2 Oscillograms 95
7.3.2.1 open-circuited 95
7.3.2.2 with the inverter circuit as "load" 96
7.3.2.2.1 Direct comparison 96
7.4 FINAL MEASUREMENTS 97
7.4.1 The measuring circuit 97
7.4.2 Oscillograms 97
7.5 LIST OF DEVICES USED FOR MEASUREMENTS 99
CHAPTER 8
8. CONCLUSION 101
8.1 SWITCH-ON PROBLEMS WITH A EXTERNAL TRIGGERED RESONANT INVERTER 101
8.2 RECOVERY TIME OF THE THYRISTORS 101
8.3 DETERMINATION OF THE PHASE ANGLE 102
8.4 NON REACTIVE VOLTAGE SUPPLY 102
8.5 CONCLUSIONS FOR THE CONSTRUCTION OF A RESONANT INVERTER 102
CHAPTER 9
9. BIBLIOGRAPHY 105
9.1 BOOKS 105
9.2 REPORTS 106
9.3 CATALOGUES 107
9.4 DICTIONARIES 107
9.5 INTERNET INVESTIGATIONS 108
CHAPTER 10
10. APPENDICES 110
10.1 PASSIVE DIPOLES 110
10.1.1 Resistors 110
10.1.1.1 Construction methods 110
10.1.1.2 Electrical basics 111
10.1.1.3 Particulars 111
10.1.2 Capacitor 112
10.1.2.1 Electrical basics 112
10.1.2.2 Particulars 113
10.1.2.3 The Q factor of a capacitor 114
10.1.3 Inductance, Coil 114
10.1.3.1 Electrical basics 114
10.1.3.2 Particulars 115
10.1.3.3 The Q factor of an inductance 116
10.2 THE COMPLETE CIRCUIT 117
10.3 INDEX OF THE FIGURES 118

Arbeit zitieren:
Thorsten Borresch, Jörn Krüger Juli 1997: Resonant Converter -> Resonant Inverter, Hamburg: Diplomica Verlag

Schlagworte:
Halbleiter, Messungen / Auswertung, Schwingkreisumrichter, spezielle Bauteileauslegung / -auswahl

diplom.de
Bachelor + Master Publishing

Hermannstal 119 k
22119 Hamburg

Fon: +49 (0) 40 655992-0
Fax: +49 (0) 40 655992-22

Service-Telefon

Rufen Sie uns an:
+49 (0) 40 655992-0

Mo-Fr
09.00-16.00 Uhr

diplom.de in den Medien

Folgen Sie uns bei Twitter & werden Sie diplom.de-Fan bei Facebook!
Schreibtipps unserer Lektoren, Neuigkeiten aus dem Verlagsalltag und das Expertenwissen unserer Autoren als Tweet & Post!
Wir freuen uns auf Sie!

diplom.de BACHELOR + MASTER PUBLISHING

Bachelorarbeiten, Masterarbeiten, Diplomarbeiten, Magisterarbeiten, Dissertationen und andere Abschlussarbeiten aus allen Fachbereichen und Hochschulen können Sie bei uns als eBook sofort per Download beziehen oder sich auf CD oder als Buch zusenden lassen. Seit mehr als 15 Jahren ist diplom.de der seriöse, professionelle und erfolgreiche Partner für die Veröffentlichung wissenschaftlicher Abschlussarbeiten.

© Diplomica Verlag GmbH 1996-2011, AG Hamburg HRB 80293 - GF Björn Bedey, USt-IdNr.: DE214910002 - Verkehrsnummer: 12285 - Impressum
Index der Arbeiten - Index der Autoren