Zapotrzebowanie na przetwornice mocy o wysokiej sprawności ciągle wzrasta. Zwiększenie sprawności energetycznej zasilacza umożliwia użycie mniejszych elementów mocy oraz mniejszych radiatorów. Tradycyjne rozwiązania stosujące twarde przełączanie coraz częściej nie są w stanie dać satysfakcjonujących wyników, dlatego zainteresowanie kieruje się w stronę rezonansowych przetwornic energii, które umożliwiają osiągnięcie wyższych sprawności. Jedną z najbardziej rozpowszechnionych metod sterowania przetwornicami jest modulacja częstotliwości (FM) charakteryzuje się słabą sprawnością dla obciążeń poniżej 40%.Dysertacja metodę kontroli o nazwie Sequential Cycle Stealing (SCS)- bazującej na patencie PCT/EP2012/064379. Opisywana metoda polepsza sprawność energetyczną poprzez selektywne wygaszanie impulsów sterujących kluczami. W czasie kiedy impulsy sterujące są generowane, kontroler zapewnia warunki przełączania z zerowym napięciem. Natomiast, w czasie wygaszenia impulsów sterujących jeden z kluczy (w przypadku półmostka) pozostaje włączony w celu umożliwienia swobodnych oscylacji obwodu rezonansowego. Zmniejsza to rezystancję szeregową widzianą przez obwód rezonansowy i pozwala na wydłużenia czasu swobodnych oscylacji, co bezpośrednio przekłada się na zmniejszenie strat mocy w przetwornicy. Dysertacja zawiera wprowadzenie w tematykę rezonansowych przetwornic oraz opisuje wybrane najnowsze osiągnięcia w dziedzinie sterowania przetwornicami rezonansowymi. Następnie opisane są problemy związane z implementacją sterowania SCS dedykowanego dla obwodu rezonansowego LCLC. Po analizie teoretycznej skokowej odpowiedzi obwodu rezonansowego opisana jest propozycja implementacji kontrolera SCS. Otrzymany model fizyczny jest następnie weryfikowany poprzez pomiary podstawowych parametrów zasilacza.
The demand for high performance is constantly presenting pressure for development of more efficient power converters. By improving converter efficiency it is possible to save space on power components and heat dissipation components. As traditional hard-switching solutions produce insufficient results, the attention shifts towards resonant converters, which allow for higher efficiencies. The most popular control method for resonant converters has been the FM control. However, the FM control has poor efficiency at loads lower than 40%. Since many of the power supplies don't work constantly at heavy load conditions, there is a need for efficiency improvement at lower loads. The thesis introduces Sequential Cycle Stealing Control (SCSC) based on patented solution (PCT/EP2012/064379) which has not been researched yet. The method improves efficiency by introducing selective stealing of converter switching cycles. During the time when the switching impulses are generated, the ZVS conditions are ensured. During the time when switching impulses are not generated (i.e. stolen), one of the half-bridge switches stays constantly turned on, while the other is turned off. This reduces the resistance in the resonant tank, thus conserving energy in the converter. The thesis provides a short introduction to resonant converter topologies and covers selected state-of-the-art control methods. The focus is then directed at design considerations for SCSC dedicated to LCLC resonant converter. Next a practical implementation of SCS controller is presented and the physical model is verified by measurements.
