Comparison of 2- and 3-level Half-Bridge DC/DC Converters for High-Voltage High-Power Applications

• Autorzy: Vinnikov D. , Strzelecki R.

Warianty tytułu

PL

Porównanie dwu- i trójpoziomowych półmostkowych przekształtników DC/DC w aplikacjach dużej mocy i wysokiego napięcia

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

This paper is focused on the high-voltage (> 2 kV) high-power (> 20 kW) isolated DC/DC converters. The 3.3 kV IGBT based three-level half-bridge inverter topology was analyzed as an alternative to the two-level half-bridge with 6.5 kV IGBTs. The properties of primary switches, theirs selection procedure as well as inverter loss distribution, design challenges, costs of semiconductors and passive components of both concurrent topologies were evaluated and compared. The overall feasibility of two- and three-level inverter topologies was compared for the selected application and final recommendations are given.

PL

Artykuł dotyczy wysokonapięciowych (>2 kV) izolowanych przekształtników DC/DC dużej mocy (>20 kW). Dokonano analizy topologii półmostkowej, trójpoziomowej z tranzystorami IGBT 3,3 kV, która stanowi alternatywę dla topologii dwupoziomowej z tranzystorami IGBT 6,5 kV. Zbadano i porównano obydwie topologie pod względem właściwości łączników, metody doboru, rozkładu strat, wyzwań projektowe oraz kosztu półprzewodników i elementów pasywnych. Porównano wykonalność obydwu rodzajów przekształtników oraz podano końcowe rekomendacje.

Słowa kluczowe

EN

high-voltage IGBT; DC/DC converter; efficiency; rolling stock

PL

wysokonapięciowe IGBT; przekształtnik DC/DC; sprawność; tabor kolejowy

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Przegląd Elektrotechniczny
• Rocznik: 2009
• Tom: R. 85, nr 10
• Strony: 217--221
• Opis fizyczny: Bibliogr. 6 poz., schem., tab., wykr.

Twórcy

autor

Vinnikov D.

autor

Strzelecki R.

• Tallinn University of Technology, Department of Electrical Drives and Power Electronics, Ehitajate str. 5, 19086 Tallinn, Estonia,

Bibliografia

• [1] Vinnikov, D.; Jalakas, T.; Laugis, J., Development of 50-kW Isolated DC/DC Converter with High-Voltage IGBTs, Przegląd Elektrotechniczny, 10 (2007), 103-107.
• [2] Krug, D.; Malinowski, M.; Bernet, S., Design and comparison of medium voltage multi-level converters for industry applications, Conference Record of the 39th IEEE IAS Annual Meeting and Industry Applications Conference, pp. 781-790, vol. 2, 2004.
• [3] Dieckerhoff, S.; Bernet, S.; Krug, D., Power loss-oriented evaluation of high voltage IGBTs and multilevel converters in transformerless traction applications, IEEE Transactions on Power Electronics, vol. 20, no. 6, pp. 1328-1336, Nov. 2005.
• [4] Fazel, S.S.; Bernet, S.; Krug, D.; Jalili, K., Design and Comparison of 4-kV Neutral-Point-Clamped, Flying-Capacitor, and Series-Connected H-Bridge Multilevel Converters, IEEE Transactions on Industry Applications, vol. 43, no. 4, pp. 1032 - 1040, July-Aug. 2007.
• [5] Krug, D.; Bernet, S.; Fazel, S.S.; Jalili, K.; Malinowski, M., Comparison of 2.3-kV Medium-Voltage Multilevel Converters for Industrial Medium-Voltage Drives, IEEE Transactions on Industrial Electronics, vol. 54, no. 6, pp. 2979 - 2992, Dec. 2007.
• [6] Teichmann, R.; Bernet, S., A comparison of three-level converters versus two-level converters for low-voltage drives, traction, and utility applications, IEEE Transactions on Industry Applications, vol. 41, no. 3, pp. 855 - 865, May-June 2005.