Porównanie falowników klasy D-ZVS 300 kHz do nagrzewania indukcyjnego z tranzystorami MOSFET na bazie Si oraz SiC

• Autorzy: Kasprzak M. , Przybyła K.

Identyfikatory

DOI

10.15199/48.2018.03.11

Warianty tytułu

EN

Comparison of 300 kHz Class D-ZVS inverters for induction heating with MOSFET transistors based on Si and SiC

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W artykule przedstawiono wyniki porównania falowników klasy D-ZVS, 300 kHz i mocy ok. 20 kW. Falowniki zbudowano na tranzystorze CAS120M12BM2 (SiC, 138 A) oraz 5-ciu równolegle połączonych tranzystorach IXFN 44N80P (Si, 5x25 A). Falownik z SiC MOSFET w porównaniu do 5xSi MOSFET uzyskuje (8-26)% wyższą moc wyjściową, sprawność jest o 2% wyższa, moc sterowania obwodu bramkowego jest 2,5 razy niższa. Równoległe połączenie kilku Si MOSFET jest dopuszczalne w przypadku dużej mocy falownika, ok. 20 kW lub większej.

EN

Comparison results of 300 kHz, 20 kW Class D-ZVS inverters are presented in the paper. Inverters were based on CAS120M12BM2 (SiC, 138 A) transistor and 5 parallel placed IXFN 44N80P (Si, 5x25 A) transistors. The inverter with SiC MOSFET in comparison with 5xSi MOSFET achieves (8-26)% higher output power, higher efficiency by 2% and gate circuit power losses are 2.5 times lower. The parallel placement of several Si MOSFET transistors is acceptable in the inverter of high power, 20 kW or more.

Słowa kluczowe

PL

SiC; MOSFET; równoległe połączenie; falownik klasy D; falownik ZVS

EN

ZVS inverter; SiC; MOSFET; parallel placement

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Przegląd Elektrotechniczny
• Rocznik: 2018
• Tom: R. 94, nr 3
• Strony: 60--64
• Opis fizyczny: Bibliogr. 14 poz., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Kasprzak M.

• Politechnika Śląska, Katedra Energoelektroniki, Napędu Elektrycznego i Robotyki, ul. Bolesława Krzywoustego 2, 44-100 Gliwice

autor

Przybyła K.

• Politechnika Śląska, Katedra Energoelektroniki, Napędu Elektrycznego i Robotyki, ul. Bolesława Krzywoustego 2, 44-100 Gliwice

Bibliografia

• [1] Mućko J., Metody sterowania szeregowego falownika rezonansowego zapewniające jednoczesna komutacje ZVS i „prawie ZCS”, Przegląd Elektrotechniczny, R. 86 NR 6/2010, 137-142
• [2] Mućko J., Tranzystorowe falowniki napięcia z szeregowymi obwodami rezonansowymi. Wydawnictwa Uczelniane Uniwersytetu Technologiczno-Przyrodniczego, Rozprawy nr 148, ISSN 0209-0597, Bydgoszcz 2011
• [3] Kasprzak M., Falownik klasy D-ZVS 300 kHz / 1,5 kW do nagrzewania indukcyjnego – możliwości pracy w klasie D i DE, Przegląd Elektrotechniczny, R. 89 NR 4/2013, 29-32
• [4] Kasprzak M., Sterowanie falownika klasy DE metodą PWMFM, Przegląd Elektrotechniczny, R. 90 NR 6/2014, 83-86
• [5] Kasprzak M., Falowniki rezonansowe klasy D i DE o częstotliwościach pracy do 13,56 MHz, monografia habilitacyjna, Wydawnictwo Politechniki Śląskiej, ISBN 978-83-7880-037-8, Gliwice 2013
• [6] Kobos W., Zgraja J., Pasywne układy LLC i LCCL dopasowania impedancji obciążenia indukcyjnie nagrzewanego wsadu, Przegląd Elektrotechniczny, R. 90, NR 2/2104, 40-43
• [7] Kasprzak M., Legutko P., Kierepka K., Układy dopasowania L-C oraz L-LC w falownikach klasy D do nagrzewania indukcyjnego – teoria i praktyka, Przegląd elektrotechniczny, R. 92 NR 6/2016, 8-12
• [8] Steigerwald R.L., A comparison of half-bridge resonant converter topologies. IEEE Transaction on Power Electronics, 1988, Vol.3, no.2, 174-182
• [9] Koizumi H., Suetsugu T., Fuji M., Shinoda K., Mori S., Ikeda K., Class DE High-Efficiency Tuned Power Amplifier, IEEE Transactions on Circuits and Systems – I: Fundamental Theory and Application, vol. 43, no.1, (1996), 51-60
• [10] Sekiya H., Watanabe T., Suetsugu T., Kazimierczuk M.K., Analysis and Design of Class DE Amplifier With Nonlinear Shunt Capacitances, IEEE Transactions on Circuits and Systems I: Regular Papers, Volume: 56 , Issue: 10, 2009, 2362-2371
• [11] Przybyła K., Weryfikacja mocy strat w obwodzie bramkowym wybranych tranzystorów MOSFET na bazie Si i SiC, Przegląd Elektrotechniczny, ISSN 0033-2097 – przyjęty do druku.
• [12] IXD_614, IXYS, www.ixys.com
• [13] IXFN 44N80P, IXYS, www.ixys.com
• [14] CAS120M12BM2, Wolfspeed/Cree, www.wolfspeed.com

Uwagi

Opracowanie w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2018).