Comparison of power semiconductor utilization and losses of 2.3 KV, 3.3 KV and 4.16 KV Neutral-Point-Clamped and series connected H-Bridge Multi-Level converters

• Autorzy: Fazel S.S. , Krug D. , Bernet S.

Warianty tytułu

PL

Porównanie wykorzystania oraz strat łączników półprzewodnikowych w falownikach wielopoziomowych typu NPC i falownikach kaskadowych mostkowych na napięcie 2.3kV, 3.3kV oraz 4.16kV

• Konferencja: Międzynarodowa Konferencja "POWER ELECTRONICS AND INTELLIGENT CONTROL FOR ENERGY CONSERVATION", PELINCEC 2005, Warszawa, 16-19 październik 2005
• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

This paper describes the Three-Level Neutral Point Clamped Voltage Source Converter (3L-NPC VSC) and the Series Connected H-Bridge Voltage Source Converter (5L-SCHB VSC, 7L-SCHB VSC and 9L-SCHB VSC) on the basis of the state-of-the-art 1.7kV, 3.3kV, 4.5kV and 6.5 kV IGBTs for 2.3 kV, 3.3 kV and 4.16 kV medium voltage converters. The selection of the power semiconductors, the expense of active components, the installed switch power, converter losses and their distribution, modulation strategies and the harmonic spectra will be compared in detail.

PL

Niniejszy artykuł przedstawia falowniki wielopoziomowe typu NPC oraz Cascaded H-Bridge zbudowane w oparciu o najnowocześniejsze tranzystory IGBT 1.7kV, 3.3kV, 4.5kV and 6.5kV. Topologie te zostały porównane w aspekcie applikacji przekształtników średniego napięcia: 2.3kV, 3.3kV oraz 4.16kV. Porównanie obu układów dotyczy metody doboru łączników półprzewodnikowych, analizy strat i sprawności przekształtników. Dodatkowo zamieszczone zostały szczegółowe porównane metod modulacji oraz zawartości wyższych harmonicznych w wytwarzanym przez oba układy napięciu.

Słowa kluczowe

EN

voltage source converter (VSC); losses of converter

PL

falownik wielopoziomowy; sprawność; przekształtnik

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Przegląd Elektrotechniczny
• Rocznik: 2006
• Tom: R. 82, nr 2
• Strony: 42--48
• Opis fizyczny: Bibliogr. 12 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Fazel S.S.

autor

Krug D.

autor

Bernet S.

• Berlin University of Technology

Bibliografia

• [1] Bernet, S.; "Recent Development of High Power Converters for Industry and Traction Applications", IEEE Trans. On Power Electronics,. Vol. 15, No. 6, Nov. 2000.
• [2] Bruckmann, M.; Sommer, R.; Fasching, M.; Sigg, J.; "Application f IGBTs in high power converters", ETG Fachbericht. Berlin, Germany: VDE Verlag GmbH, 1998, vol. 72, pp. 221-234.
• [3] Bernet, S.; Teichmann R.; Zuckerberger, A.; Steimer, P.; "Comparison of high power IGBTs and hard driven GTOs for high power inverters", in Proc. Conf. Rec. IEEE-APEC, 1998, pp. 711-718.
• [4] Marquardt, R.; Bakran, M.; Sommer, R.; Teigelkotter, J.; "Applications of high voltage IGBTs and GTO in traction converters", in ETG Fachbericht. Berlin, Germany: VDE Verlag GmbH, 1998, vol. 72, pp. 273-286.
• [5] Nabae, A.; Takahashi, I.; Akagi, H.; "A new neural point clamped PWM inverter", IEEE Trans. Ind. Appl. Vol. 1A-17, pp. 518-522, 1981.
• [6] Hammond, Peter W.; "A New Approach to Enhance Power Quality for Medium Voltage AC Drives", IEEE Trans, on industrial applications, vol. 33, No. 1, January/February 1997.
• [7] Krug, D.; Bernet, S.; Dieckerhoff, S.; "Comparison of State-of-the-Art Voltage Source Converter Topologies for Meduim Voltage Applications", in Conf. Rec. IEEE-IAS Annu. Meeting, 2003, vol. 1, pp. 168-175.
• [8] Blaabjerg, F.; Pedersen, J.K.; Sigurjonsson, S.; Elkjaer, A.; Industry Applications Conference, 1996. Thirty-First IAS Annual Meeting, IAS '96., Conference Record of the 1996 IEEE vol. 3, 6-10 Oct. 1996, pp. 1454-1463.
• [9] Krug, D.; Malinowski, M.; Bernet, S.; "Design and Comparison of Medium Voltage Multi-Level Converters for Industry Applications," in Conf. Rec. IEEE-IAS Annu. Meeting, 2004, vol. 2, pp. 781 - 790.
• [10] Bernet, S.; Ponnaluri, Bernet, S.; Teichmann, R.; "Design and Loss Comparison of Matrix Converters and Voltage-Source Converters for Modern AC Drives," IEEE Trans. Ind. Electron., vol. 49, no. 2, April 2002, pp. 304-314.
• [11] Fazel, S.S.; Krug, D.; Taleb, T.; Bernet, S.; "Comparison of Power Semiconductor Utilization, Losses and Harmonic Spectra of State-of-the-Art 4.16kV Multi-Level Voltage Source Converters," in EPE Conf. Rec., Dresden, Germany, 2005, in press.
• [12] Holmes, D.G.; Lipo, T. A.; Puls Width Modulation for Power Converters: principles and practice. Willey: New York, 2003.