Metoda analizy rozpływu prądu w baterii kondensatorów pośredniczącego obwodu DC przemiennika częstotliwości

• Autorzy: Jurczak Wojciech , Stawiarski Dawid , Zygmunt Kamil

Identyfikatory

DOI

10.15199/48.2024.05.12

Warianty tytułu

EN

Method of analyzing the current flow in the capacitor bank of the intermediate DC circuit of the frequency converter

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W artykule autorzy zaprezentowali wyniki analizy rozpływu prądów w pośredniczącym obwodzie DC przemysłowego przemiennika częstotliwości wykorzystującego modulację szerokości impulsu PWM. Wykonana analiza bazuje na zbudowanym modelu symulacyjnym wykonanym z użyciem oprogramowania Ansys Q3D oraz Ansys Simplorer. Model pośredniczącego obwodu DC zawiera osiem kondensatorów elektrolitycznych. Kondensatory połączono w cztery równoległe gałęzie zawierające po dwa szeregowo połączone kondensatory każda. Całość skręcona została za pomocą nisko indukcyjnych połączeń miedzianych typu busbar. Autorzy opisali metodę wyznaczenia parametrów pasożytniczych kondensatorów, a także wyniki symulacji pośredniczącego obwodu DC. Dodatkowo model zweryfikowano przy użyciu wyników uzyskanych podczas badań laboratoryjnych.

EN

In the article, the authors presented the results of an analysis of current sharing in an intermediate DC circuit used in industrial variable frequency inverters with Pulse Width Modulation (PWM) techniques. The analysis conducted is based on a simulation model created using Ansys Q3D and Ansys Simplorer software. The DC link circuit model contains eight electrolytic capacitors. Capacitors were connected in four parallel branches, with two capacitors connected in series in each branch. The entire configuration is assembled using low-inductance copper busbar connections. The authors described the method for determining parasitic capacitor parameters, along with the simulation outcomes of the DC link circuit. Furthermore, the model was validated using results obtained from laboratory experiments.

Słowa kluczowe

PL

energoelektronika; przemiennik częstotliwości; kondensator; symulacja FEM; ansys Q3D; Simplorer

EN

power electronic; industrial drive; capacitor; FEM simulation; ansys Q3D; Simplorer

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Przegląd Elektrotechniczny
• Rocznik: 2024
• Tom: R. 100, nr 5
• Strony: 69--75
• Opis fizyczny: Bibliogr. 11 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Jurczak Wojciech

• Rockwell Automation Sp. z o.o. ul. Konduktorska 39, 40-155 Katowice

• https://orcid.org/0009-0000-6526-2288

autor

Stawiarski Dawid

• Rockwell Automation Sp. z o.o. ul. Konduktorska 39, 40-155 Katowice

autor

Zygmunt Kamil

• Rockwell Automation Sp. z o.o. ul. Konduktorska 39, 40-155 Katowice

Bibliografia

• 1 P. Waide, C. Brunner, „Energy Efficiency Policy Opportunities for Electric Motor Driven Systems”,” International Energy Agency, 2011
• 1 Jorgensen, A.B.Munk-Nielsen, S.Uhrenfeldt, C, „Overview of Digital Design and Finite-Element Analysis in Modern Power Electronic Packaging",” IEEE Trans, 2022.
• 3 TDK, „ “Aluminum Electrolytic Capacitors - General technical information”,” August 2022
• 4 R. Alizadeh, M. Schupbach, Tyler Adamson, J. Balda, Yue Zhao, Shanshan Long, K. Jung, Chirag R. Kharangate, M. Asheghi, K. Goodson, „Busbar Design for Distributed DC-Link Capacitor Banks for Traction Applications”,” w Energy Conversion Congress and Exposition, 2018
• 5 H. Daou, M. Ameziani, D. Lhotellier, F. Costa, M. Petit, E. Labouré, „Dynamic electric model for IGBT power module based on Q3D® and Simplorer®: 3D Layout design, stray inductance estimation, experimental verifications”,” IEEE, 2017.
• 6 Tektronix, „Double Pulse Testing for Power Semiconductor Devices with an Oscilloscope and Arbitrary Function Generator”,” 2022
• 7 L. Balogh, „Fundamentals of MOSFET and IGBT Gate Driver Circuits”,” October 2018
• 8 ANSYS, „Q3D SI Getting Started, Module 1: Q3D Introduction,” Release 2020 R1
• 9 ANSYS, „Q3D Getting Started, Module 2: Q3D Workflow,” Release 2020 R1
• 10 N. Zhang, S. Wang, H. Zhao, „Develop Parasitic Inductance Model for the Planar Busbar of an IGBT H Bridge in a Power Inverter”,” IEEE, 2015
• 11 Agilent 4294A Precision Impedance Analyzer” Operation Manual 7th edition.

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa nr POPUL/SP/0154/2024/02 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki II" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2025).