Hybrydowa koncepcja łagodzenia stromości zmian napięcia du/dt dla wielopoziomowych przekształtników kaskadowych SiC

• Autorzy: Szewczyk Janusz , Adamowicz Marek , Krzemiński Zbigniew

Identyfikatory

DOI

10.15199/48.2023.03.02

Warianty tytułu

EN

Hybrid dv/dt Mitigation Concept for Cascaded Multilevel SiC-based Power Converters

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W referacie zaproponowano nową hybrydową koncepcję łagodzenia stromości zmian napięcia du/dt w wielopoziomowych przekształtnikach kaskadowych SiC. Proponowana koncepcja polega na wykorzystaniu nietłumionego filtra du/dt, podatnego na rezonans oraz zastosowaniu w algorytmie sterowania PWM dodatkowych impulsów sterujących tranzystorami SiC MOSFET, wymuszających rezonansowe przełączanie napięcia na wyjściu filtra. Efekt zmniejszenia stromości du/dt w przekształtniku wielopoziomowym uzyskuje się przy wykorzystaniu pojedynczego filtra du/dt, wspólnego dla całej gałęzi fazowej, co pozwala uzyskać kompaktową konstrukcję całego przekształtnika.

EN

The paper proposes a new hybrid concept of dv/dt filtering for SiC-based cascaded multilevel power converters. The proposed concept consists in the use of the undamped dv/dt filter, susceptible to resonance, and the use in the PWM control algorithm of additional control pulses for SiC MOSFET transistors that force resonant voltage switching at the converter output. The dv/dt mitigation effect is obtained with the use of a single dv/dt filter common for the entire phase branch, which allows to obtain a preferably simple structure of the entire power converter.

Słowa kluczowe

PL

wielopoziomowy przekształtnik kaskadowy; SiC MOSFET; koncepcja hybrydowa filtracji du/dt; sterowanie PWM

EN

cascaded multilevel inverter; SIC MOSFET; hybrid dv/dt filtering concept; PWM control

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Przegląd Elektrotechniczny
• Rocznik: 2023
• Tom: R. 99, nr 3
• Strony: 9--15
• Opis fizyczny: Bibliogr. 14 poz., rys.

Twórcy

autor

Szewczyk Janusz

• MMB Drives Sp. z o.o., ul. Maszynowa 26, 80-298 Gdańsk

• https://orcid.org/0000-0003-3527-6579

autor

Adamowicz Marek

• Politechnika Gdańska, Katedra Automatyki Napędu Elektrycznego i Konwersji Energii, ul. Gabriela Narutowicza 11/12, 80-233 Gdańsk

• https://orcid.org/0000-0003-0561-8697

autor

Krzemiński Zbigniew

• MMB Drives Sp. z o.o., ul. Maszynowa 26, 80-298 Gdańsk

• https://orcid.org/0000-0001-6191-308X

Bibliografia

• [1] Sankala A., Korhonen J., Ström J. P., Luukko J., Silventoinen P., Komulainen R., Isaksson D., Modular double-cascade converter for high-power medium-voltage drives, IET Power Electronics, 8 (2015) No. 9, 1661-1669
• [2] Adamowicz M., Krzemiński Z., Wielopoziomowe przekształtniki średniego napięcia (SN) o budowie modułowej, Automatyka Elektryka Zakłócenia, 5 (2014), 56-71
• [3] Korhonen J., Järvisalo H., Nykyri M., Silventoinen P., Giewont W., Isaksson D., Hannonen J.,. Modified Carriers Pulse Width Modulation for Cascaded H-bridge Inverters, Proc. IEEE 29th Int. Symp. on Industrial Electronics (ISIE) (2020), 1173-1178
• [4] Lewicki A., Szewczyk J., Krzemiński Z., Morawiec M., Redukcja liczby przełączeń tranzystorów w falowniku kaskadowym z wektorową modulacją szerokości impulsów, Przegląd Elektrotechniczny, 96 (2020), No. 7, 47 – 53
• [5] A. M. Zahrani, Y. Windiarto, and T. Orlowski, First installation of NEMA 4 medium voltage drive in Saudi Aramco fields, Proc. SPE Middle East Conf. ‘Artif. Lift,’ Manama, Nov. 26–27, 2014
• [6] Adamowicz M., Szewczyk J. SiC-based power electronic traction transformer (PETT) for 3 kV DC rail traction, Energies, 13 (2020), No. 21, 5573
• [7] Mhiesan H., Umuhoza J., Mordi K., Farnell C., Mantooth H. A., Evaluation of 1.2 kV SiC MOSFETs in multilevel cascaded Hbridge three-phase inverter for medium-voltage grid applications, Chinese Journal of Electrical Engineering, 5(2019) No. 2, 1-13
• [8] Pan J., Ke Z., Al Sabbagh M., Li H., Potty K. A., Perdikakis W., Na R., Zhang J., Wang J., Xu L., 7-kV 1-MVA SiC-based modular multilevel converter prototype for medium-voltage electric machine drives, IEEE Transactions on Power Electronics, 35(2020), No. 10, 10137-10149
• [9] Lai R., Todorovic M. H., Sabate J., Analysis and suppression of a common mode resonance in the cascaded H-bridge multilevel inverter, Proc. IEEE Energy Conversion Congress and Exposition (ECCE) (2010), 4564-4568
• [10] Huber J. E., Kolar J. W., Common-mode currents in multi-cell solid-state transformers, Proc IEEE International Power Electronics Conference (IPEC-ECCE ASIA) (2014), 766-773
• [11] J. Stroem, J. Korhonen, J. Tyster, and P. Silventoinen, Active du/dt-New Output-Filtering Approach for Inverter-Fed Electric Drives, IEEE Transactions on Industrial Electronics, 58 (2011), No. 9, 3840–3847
• [12] Haider M., Guacci M., Bortis D., Kolar J. W., Ono Y., Analysis and evaluation of active/hybrid/passive dv/dt-filter concepts for next generation SiC-Based variable speed drive inverter systems, Proc. IEEE Energy Conversion Congress and Exposition (ECCE) (2020), 4923-4930
• [13] Grau V., Reisner M., Quabeck S., De Doncker R. W., SiC-Based dv/dt Generator for Insulation Testing with Fast and Adjustable Switching Transients, Proc. IEEE 8th Workshop on Wide Bandgap Power Devices and Applications (WiPDA)(2022), 188-193
• [14] Adamowicz M., Krzemiński Z., Szewczyk J., Wielopoziomowy przekształtnik kaskadowy o obniżonej stromości zmian napięcia wyjściowego du/dt i sposób jego sterowania, Zgłoszenie P.440871 do UPRP z dnia 06.04.2022 r.

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MEiN, umowa nr SONP/SP/546092/2022 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2022-2023).