State of the art and developments of medium voltage converters - an overview

• Autorzy: Bernet S.

Warianty tytułu

PL

Przekształtniki średniego napięcia - stan wiedzy i kierunki rozwoju

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

This paper describes the function and basic characteristics of state of the art high power semiconductors with active turn-off capability. Furthermore it gives an overview about commercially available PWM medium voltage converters for drives. To derive specific converter characteristics Three Level-Neutral Point Clamped-Voltage Source Converters, Three Level-Flying Capacitor-Voltage Source Converters, Four Level-Flying Capacitor-Voltage Source Converters and Series Connected H-Bridge-Voltage Source Converters are compared for a 2.3kV and a 4.16kV drive. Finally recent technological developments and their applications in industry and energy systems are discussed.

PL

Artykuł opisuje podstawowe funkcje i właściwości półprzewodników wielkiej mocy z możliwością aktywnego wyłączenia. Ponadto przedstawiono przegląd dostępnych na rynku przekształtników PWM średniego napięcia stosowanych w układach napędowych. W celu uzyskania specyficznych właściwości przekształtników porównano trójpoziomowy przekształtnik napięcia z diodami poziomującymi, trójpoziomowy przekształtnik napięcia z kondensatorami poziomującymi, czteropoziomowy przekształtnik napięcia z kondensatorami poziomującymi oraz przekształtnik kaskadowy dla układów napędowych 2,3kV oraz 4,16kV. Następnie omówiono nowy rozwój technologiczny i zastosowanie tych przekształtników w przemyśle i systemach energetycznych.

Słowa kluczowe

EN

IGBTs; IGCTs; voltage source converter (VSC); Multi-Level Converters; medium voltage drive; ANPC; PEBB

PL

IGBTs; IGCTs; przekształtnik; zasilanie; źródło napięcia; przekształtnik wielopoziomowy; układ napędowy

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Przegląd Elektrotechniczny
• Rocznik: 2006
• Tom: R. 82, nr 5
• Strony: 1--10
• Opis fizyczny: Bibliogr. 18 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Bernet S.

• Berlin University of Technology,

Bibliografia

• [1] S. Bernet, "Recent Developments of High Power Converters for Industry and Traction Applications", IEEE Transactions on Power Electronics, Vol. 15, No. 6, November 2000
• [2] P. Steimer, "Power Semiconductors and Applications", Presentation at PowerTage, 2004, Zurich, Switzerland
• [3] S. Bernet, "State-of-the-art and trends of high voltage power devices and medium voltage converters for industry and transportation", Proc. of 5th International Workshop: Future of Electronic Power Processing and Conversion, IEEE-FEPPCON, Salina, Italy, 2004
• [4] U. Nicolai, T. Reimann, J. Petzoldt, and J. Lutz, SEMIKRON Application Manual Power Modules, Ilmenau: Verlag ISLE, 2000
• [5] T. Schuetze, H. Berg, O. Schilling, "The new 6.5KV IGBT module: reliable device for medium voltage applications", eupec GmbH, Warstein, 2002, available online: http://www.eupec.com
• [6] M. Rahimo, A. Kopta, R. Schnell, U. Schlappbach, R. Zehringer, S.Lindner, 2.5kV-6.5kV Industry Standard IGBT Modules Setting a New Benchmark in SOA Capability, Conf. Rec. of PCIM, 2004, Nuernberg, Germany
• [7] P. Steimer, O. Apeldoorn, B. Odegard, S. Bernet, T. Bruckner, "Very High Power PEBB technology", Conf. Rec of IEEE- PESC, Recife, Brasil, 2005
• [8] T. Stiasny, P. Streit, M. Luscher, M. Frecker, "Large Area IGCTs with improved SOA", Conf. Rec. of PCIM, 2004, Nurnberg, Germany
• [9] D. Krug, S. Bernet, S. Dieckerhoff, "Comparison of State-of-the-Art Voltage Source Converter Topologies for Meduim Voltage Applications", Conf. Rec. of IEEE-IAS Annual Meeting, 2003, Vol. 1, pp. 168 –175
• [10] D. Krug, M. Malinowski, S. Bernet "Design and Comparison of Medium Voltage Multi-Level Converters for Industry Applications", Conf. Rec. of IEEE-IAS Annual Meeting, 2004, Vol. 2, pp. 781 – 790
• [11] S. Bernet , D. Krug, S. Fazel, K. Jalili, "Design and Comparison of 4.16 kV Neutral Point Clamped, Flying Capacitor and Series Connected H-Bridge Multi-Level Converters", Conf. Rec of IEEE-IAS Annual. Meeting, Hong Kong, 2005
• [12] C. Keller, R. Jakob, "Low Power Converters for High Output Voltages", Conf. Rec. of EPE, Dresden, 2005
• [13] A. Nagel, S. Bernet, T. Bruckner, P. K. Steimer, O. Apeldoorn, "Characterization of IGCTs for series connected operation", Conf. Rec. of IEEE-IAS Annual Meeting, 2000, Rom
• [14] S. Bernet, E. Carroll, P. Streit, O. Apeldoorn, P. Steimer, S. Tschirley,: "Design, test and characteristics of 10 - kV integrated gate commutated thyristors", IEEE Industry Applications Magazine, Vol. 11, No. 2, March/April 2005, pp. 53-61
• [15] T. Bruckner and S. Bernet, "Loss balancing in three-level voltage source inverters applying active NPC switches", Conf. Rec of IEEE-PESC, Vancouver, Canada, 2001, pp. 1135-1140
• [16] T. Bruckner, S. Bernet, H. Guldner: "The Active NPC Converter and its Loss-balancing Control", IEEE-Transactions on Industrial Electronics, Vol. 52, No 3, June 2005
• [17] T.Bruckner and S. Bernet, "The Active NPC Converter for Medium-Voltage Applications," Conf. Rec. of IEEE-IAS Annual Meeting, Hong Kong, 2005
• [18] P. Barbosa, P. Steimer, J. Steinke, M. Winkelnkemper and N. Celanovic, "Active Neutral-Point-Clamped (ANPC) Multilevel Converter Technology", Conf. Rec .of IEEE-PESC, Receife, Brasil, 2005