کنترل ولتاژ منبع تغذیه مگنترون با استفاده از مبدل فلای بک کلمپ فعال

بنائی, محمدرضا; نصیری, ابوالفضل; علوی, سید محمد; حسین زاده, شهرام

کنترل ولتاژ منبع تغذیه مگنترون با استفاده از مبدل فلای بک کلمپ فعال

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

¹ استاد، دانشگاه شهید مدنی آذربایجان

² دانشجوی دکتری برق، فنی و مهندسی، دانشگاه شهید مدنی آذربایجان، تبریز، ایران

³ دانشیار، دانشگاه جامع امام حسین (ع)، تهران ایران

⁴ دانشیار دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه شهید مدنی آذربایجان، تبریز، ایران

چکیده

در این مقاله، یک روش جدید با استفاده از مبدل فلایبک کلمپ فعال برای راهاندازی لامپ مگنترون ارائه شده است. مبدل از نوع افزاینده، ایزوله و با بهره بالا میباشد. ساختار کلمپ فعال برای کاهش تنش ولتاژ ترانزیستور اصلی بهکار رفته است. با کنترل زمان فعال بودن ترانزیستور کلمپ، ولتاژ مورد نیاز مگنترون تنظیم میگردد. مهمترین مزیت روش ارائه شده، سادگی مدار کنترل منبع تغذیه راهانداز لامپ مگنترون میباشد. بهعلاوه روش ارائهشده موجب کاهش حجم، وزن و قیمت هسته ترانسفورماتور قدرت میگردد. همچنین با استفاده از اندوکتانس نشتی ترانسفورمر قدرت، مدار تشدید ایجاد شده است که ضمن کاهش تلفات مبدل، شرایط کلیدزنی نرم فراهم میگردد. مبدل، بیشینه توان kW 6/1 با متوسط توان W 400 را با تنظیم زمان فعال بودن مدار راهانداز تحویل میدهد. نتایج طراحی توسط نرمافزار PSCAD، شبیهسازی و تایید شده است.

کلیدواژه‌ها

20.1001.1.26455153.1398.7.1.8.1

عنوان مقاله [English]

Voltage Control of Magnetron Power Supply Utilizing Active Clamp Flyback Converter

نویسندگان [English]

Mohamad Reza Banaei ¹
Abolfazl Nasiri ²
Seyed Mohammad Alavi ³
Shahram Hosseinzadeh ⁴

¹ Electrical Engineering Department, Azarbaijan Shahid Madani University, Tabriz, Iran

² Electrical Engineering Department, Azarbaijan Shahid Madani University, Tabriz, Iran

³ Electrical Engineering Department, Imam Hossein Comprehensive University, Tehran, Iran

⁴ Electrical Engineering Department, Azarbaijan Shahid Madani University, Tabriz, Iran

چکیده [English]

In this paper, a new driving method is presented for a magnetron bulb utilizing a phase-shifted active clamp fly-back converter. The converter is of a booster, isolated and high gain type. The active clamping structure is used to reduce the main transistor’s voltage stress. By controlling the timing of the transistor clamp, the voltage required for the magnetron is adjusted. The main advantage of the proposed method is the simplicity of the control circuit of the magnetron lamp driver. In addition, the proposed method reduces the size, weight and price of the power transformer core. The power transformer leakage inductance has also been developed to provide a soft switching condition while reducing converter losses. The converter presents a maximum power of 1.6 kW with an average power of 400 W, by setting the timing of the activation of the driving circuit. The design results are simulated and verified by PSCAD Simulink software.

کلیدواژه‌ها [English]

Active clamp
Driving circuit
Flyback converter
Magnetron bulb
Voltage adjustment

مراجع

[1] J. Sung-Roc, R. Hong-Je, A. Suk-Ho, K. Jongsoo, and R. Geun Hie, “Development and optimization of high-voltage power supply system for industrial magnetron,” IEEE Trans. Ind. Electron., vol. 59, no. 3, pp. 1453–1461, Mar. 2012.

[2] A. Nasiri and M. B. Aletman, “Design and Simulation High Voltage Power Supply Switching for driving a 2MW Magnetron,” International Conference Electrical Engineering, 2016. (In Persian)

[3] T. Matsushige, E. Miyata, M. Ishitobi, M. Nakaoka, D. Bessyo, K. Yasui, I. Hirota, and H. Omori, “Voltage-clamped soft switching PWM invertertype DC-DC converter for microwave oven and its utility AC side harmonics evaluations,” In Proc. Power Electron Motion Control Conf, pp. 147–152, Aug. 2000.

[4] D. Martin, A. Jianu, and D. Ighigeanu, “A method for the 2.45-GHz magnetron output power control,” IEEE Trans Microw Theory Tech, vol. 49, no. 3, pp. 542–545, Mar. 2001.

[5] Y. Jin Woo, Min-Chul Lee, Kwang-Chan Lee, and Gyu-Hyeong Cho, “One-Chip Class-E Inverter Controller for Driving a Magnetron,” IEEE Transaction on Industry Electronics, vol. 56, no. 2, Feb. 2009.

[6] Yueh-Ru Yang, “Design of a Voltage-Fed Quasi-E Resonant Inverter for Cooker Magnetrons,” IEEE International Conference on Power Electronics, Drives and Energy Systems, Bengaluru, India, Dec. 2012.

[7] S. R. Jang, H. J. Ryoo, J. S. Kim, and S. H. Ahn, “Design and analysis of series resonant converter for 30 kW industrial magnetron,” In Proc. 36th Annu. Conf. IEEE Ind. Electron. Soc., pp. 415–420, Dec. 2010.

[8] J. A. Martin-Ramos, Alberto M. Pernía, Juan Díaz, Fernando Nuño, and Juan A. Martínez, “Power Supply for a High-Voltage Application,” IEEE Trans on Power Electronics, vol. 23, no. 4, July 2008.

[9] M. Jae Kim, W. Shik Choi, I. Woo Jeong, H. Chul Park, and K. Hyeon Park, “A New Driving Method of the Magnetron Power Supply for a Sulfur Plasma Lamp,” IEEE Trans on Industry Applications, vol. 63, no. 9, Sep. 2016.

[10] R. Haghmaram and M. Ghaseminejad, “The Optimized Design of Multistage Induction Coilgun with a Novel Asymmetric Structure,” jurnal of Applied electromagnetics, vol. 3, no. 4, pp. 1–8, 2017. (In Persian)

[11] S. H. Lee, C. Y. Park, J. M. Kwon, and B. H. Kwon, “Hybrid-type full bridge DC/DC converter with high efficiency,” IEEE Trans. Power Electron., vol. 30, no. 8, pp. 4156–4164, Aug. 2015.

[12] A. Nasiri and A. S. S. Abadi, “A New Driving Method for a Magnetron Using a Soft Switching Active Clamp Fly-back Converter,” In Proc. IEEE Int. 10th Power Electronics, Drive Systems and Technologies, Conf., pp. 735-740, Shiraz, Iran, Feb. 2019.

[13] J. Lu and K. K. Afridi, “High-Efficiency Impedance Control Network Resonant DC-DC Converter with Optimized Startup Control,” IEEE Trans on Industry Applications, vol. 53, no. 4, July/August 2017.

[14] Y. Hu, G. Chen, Y. Liu, L. Jiang, P. Li, S. J. Finney, W. Cao, and H. Chen, “Fault-Tolerant Converter with a Modular Structure for HVDC Power Transmitting Applications,” IEEE Trans on Industry Applications, vol. 53, no. 3, May/June 2017.

[15] A. Nasin, M. R. Banaei, and S. Rahirni, “Phase-Shifted Half-Bridge Resonant Inverter for Driving Magnetron,” IEEE Int. 10th Power Electronics, Drive Systems and Technologies. Conf, pp. 735-740, Shiraz, Iran, Feb. 2019.

[16] A. Nasiri, M. R. Banaei, and A. S. S. Abadi, “Phase-Shifted Active Clamp Flyback Converter For Driving a Magnetron,” IEEE Int. 27th Iranian Conference on Electrical Engineering (ICEE), pp. 2106-2110, Yazd, Iran, April 2019.