621.327

високочастотне живлення
резонансний інвертор напруги
змінне навантаження
мінімальне відхилення потужності
high frequency operation
voltage resonant inverter
variable load
minimum power deviation

Проаналізовано роботу високочастотного резонансного інвертора напруги, який працює в режимі джерела потужності та виконаний за розімкненою структурою. Встановлено аналітичні зв`язки між відхиленнями потужності в навантаженні та діапазоном зміни опору навантаження і параметрами резонансного інвертора. При зміні опору навантаження від мінімуму до максимуму крива залежності потужності інвертора від добротності його коливального контуру починається з точки мінімальної потужності, проходить точку номінальної потужності, досягає макимальної потужності й, нарешті, точки кінцевої потужності. При цьому за рахунок відповідного вибору параметрів коливального контуру кінцева потужність дорівнює початковій (мінімальній) потужності, а максимальне додатне відхилення потужності дорівнює максимальному від’ємному відхиленню від її номінального значення. Запропоновано методику розрахунку параметрів інвертора. Показано, що при зміні опору навантаження в два рази відхилення потужності в навантаженні може становити 4% від номінального значення.Результати розрахунку мають малу розбіжність з результатами моделювання.
High-frequency voltage resonant inverters traditionally realize the functions of load voltage or current control and stabilization. But there is a wide application area which needs to stabilize a load power rather then its voltage or current. The problems of power parametric maintenance in variable load by means of voltage resonant inverters are considered in this paper. In order to reduce a load power variation, the approach to forming of inverter load power response by the way of equal distributing of load power positive and negative deviations from nominal value is proposed. Such distribution of load power deviations is achieved by corresponding choice of the parameters of inverter oscillatory tank. In case of load resistance change from minimum to maximum value, the curve of inverter output power as a function of quality factor of oscillatory tank starts at a point of minimum power, then it reaches a point of nominal power, next, a point of maximum power and, at last, a point of finish power. In accordance with proposed approach, the finish power is equal to the start (minimum) power, and the maximum positive power deviation is equal to the maximum negative power deviation. Analysis consists in establishing of analytical expressions which describe the connections between minimum and maximum powers in variable load and corresponding values of oscillatory tank quality factor. On the basis of these expressions the equations which connect this power relative deviations and parameters of resonant inverter are obtained. To ensure a small switching loss in resonant inverter, the inverter parameters are calculated taking into account the zero-voltage switching condition. The design sequence for calculation of each oscillatory tank parameters is proposed. Proposed design sequence is based on a numerical solution of two equations set relative to oscillatory tank parameters and inverter power supply dc voltage. It is shown that resonant inverter designed as open loop circuit is able to achieve the power deviations about of 4% for a double change in load resistance. To verify obtained results the electrical circuit of resonant inverter with above calculated parameters was simulated using MicroCap 9.0. Simulations results demonstrate good agreements with theoretical ones.

1. M.K. Kazimierchuk, D. Charkovski. Resonant power converters / Wiley – IEEE Press. 2 edition. – 2011. – 632 p.
2. F.J. Azcondo. Power-Mode-Controlled Power-Factor-Corrector for Electronic Ballast / F.J. Azcondo, C. Branas, R. Casanueva, S. Bracho // IEEE Transactions on Industrial Electronics, Vol. – 47, No. 4, 2000. – P. 796 – 808.
3. Лампы натриевые высокого давления. Эксплуатационные требования. ГОСТ Р 53073-2008 (МЭК 60662:2002) / Москва. Стандартинформ, 2009. – 53 c.
4. C.M. Huang, T.U. Liang, R.L. Lin, J.F. Chen A Novel Constant Power Control Circuit for HID Electronic Ballast / IEEE Transactions on Power Electronics / – Vol. 22, № 3. – 2007. – P. 854 – 862.
5. С. Branas. Design of LCpCs Resonant Inverters as a Power Source for HID Lamp Ballast Application / С. Branas, F.J. Azcondo, S. Bracho // IEEE Transactions on Industrial Electronics, Vol. 41, 2005. – P.1584-1593.
6. Лупенко, А.М. Підтримання потужності натрієвої лампи високого тиску в області допустимих значень [Текст] / А.М. Лупенко, С.А. Лупенко // Світлотехніка та електроенергетика. – Харків, 2012. – №1 (29). – С. 34 – 43.
7. C. Branas, F.J. Azcondo, S. Bracho / Study of Output Variation due to Component Tolerance in LCsCp Resonant Inverters Applied to HPS Lamp Control / In Proc. 27th Annual Conference of the IEEE Industrial Electronics Society. – Colorado, USA. – 2001. – Vol. 1 – P. 1021 – 1026.

1. M.K. Kazimierchuk, D. Charkovski. Resonant power converters, Wiley – IEEE Press. 2 edition, 2011, 632 p.
2. F.J. Azcondo. Power-Mode-Controlled Power-Factor-Corrector for Electronic Ballast, F.J. Azcondo, C. Branas, R. Casanueva, S. Bracho, IEEE Transactions on Industrial Electronics, Vol, 47, No. 4, 2000, P. 796 – 808.
3. Lampy natrievye vysokoho davleniia. Ekspluatatsionnye trebovaniia. HOST R 53073-2008 (MEK 60662:2002), Moskva. Standartinform, 2009, 53 c.
4. C.M. Huang, T.U. Liang, R.L. Lin, J.F. Chen A Novel Constant Power Control Circuit for HID Electronic Ballast, IEEE Transactions on Power Electronics, Vol. 22, No 3, 2007, P. 854 – 862.
5. S. Branas. Design of LCpCs Resonant Inverters as a Power Source for HID Lamp Ballast Application, S. Branas, F.J. Azcondo, S. Bracho, IEEE Transactions on Industrial Electronics, Vol. 41, 2005, P.1584-1593.
6. Lupenko, A.M. Pidtrymannia potuzhnosti natriievoi lampy vysokoho tysku v oblasti dopustymykh znachen [Text], A.M. Lupenko, S.A. Lupenko, Svitlotekhnika ta elektroenerhetyka, Kharkiv, 2012, No 1 (29), P. 34 – 43.
7. C. Branas, F.J. Azcondo, S. Bracho, Study of Output Variation due to Component Tolerance in LCsCp Resonant Inverters Applied to HPS Lamp Control, In Proc. 27th Annual Conference of the IEEE Industrial Electronics Society, Colorado, USA, 2001, Vol. 1 – P. 1021 – 1026.