Three-phase inverter with SiC JFETs and Schottky diodes

• Autorzy: Rąbkowski J. , Barlik R.

Warianty tytułu

PL

Falownik trójfazowy z tranzystorami JFET i diodami Schottky’ego z węglika krzemu

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Artykuł przedstawia projektowanie, konstrukcję i badania trójfazowego falownika prądu o mocy 2kVA zbudowanego z użyciem elementów z węglika krzemu: diod Schottky’ego i tranzystorów JFET. Małe spadki napięcia i energie przełączeń tych elementów pozwalają zwiększyć częstotliwość pracy układu do 100kHz. W efekcie elementy bierne obwodu, ze szczególnym uwzględnieniem dławików zostały znacząco zmniejszone. Działanie modelu 2kVA/400VDC/3x400VAC jest zilustrowane wynikami badań laboratoryjnych, sprawność układu przy mocy nominalnej wynosi 96,55%.

EN

This paper describes the design, construction and tests of 2kVA three-phase Current Source Inverter with Silicon Carbide (SiC) JFETs and Schottky diodes. Low forward voltage drops and switching energies of SiC elements result in the switching frequency increase to 100kHz and passive elements, especially inductors, are significantly reduced. Operation of the 2kVA/400VDC/3x400VAC model is illustrated by laboratory test results – measured efficiency at nominal power was 96,55%.

Słowa kluczowe

PL

węglik krzemu; tranzystor JFET; dioda Schottky'ego; falownik prądu

EN

silicon carbide; JFET; Schottky diode; current source inverter

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Przegląd Elektrotechniczny
• Rocznik: 2010
• Tom: R. 86, nr 11a
• Strony: 116--119
• Opis fizyczny: Bibliogr. 17 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Rąbkowski J.

autor

Barlik R.

• Politechnika Warszawska, Instytut Sterowania i Elektroniki Przemysłowej, ul. Koszykowa 75, 00-661 Warszawa,

Bibliografia

• [1] Bakowski M., Status and prospects SiC power devices, IEEJ Transactions on Industry Applications, vol. 126, No. 4, 391-399
• [2] Friedrichs P., Silicon Carbide Power semiconductors – New opportunities for high efficiency, 3-rd IEEE Conf. On Industrial Electronics and Applications ICIEA 2008, 1770-1774
• [3] Barlik R. Rąbkowski J., Nowak M., Silicon carbide (SiC) semiconductor devices in power electronics, Przegląd Elektrotechniczny Nr 11/2006, s. 1-7 (in Polish)
• [4] Cree website www.cree.com
• [5] Infineon website www.infineon.com
• [6] Friedrichs P., Mitlenher H., Kaltschmidt R., Weinert U., Bartsch W., Hecht C., Donke K.O., Weis B., Stephani D., The vertical silicon carbide JFET – a fast and low loss solid state power switching device, 9-th European Conference on Power Electronics and Applications Conf. Record, EPE 2001
• [7] Weis B., Braun M., Friedrichs P., Turn-off and shortcircuit behavior of 4H SiC JFETs, IEEE Industry Applications Conference IAS 2001, vol.1, 365-369
• [8] Boughrara N. and all, Robustness of SiC JFET in Short- Circuit Modes, IEEE Electron Device Letters, Vol. 30, No.1, January 2009.
• [9] Friedrichs P., Rupp R., Behavior of high voltage SiC VJFETs under avalanche conditions, 21 Annual IEEE Applied Power Electronics APEC 2006 Conf. Record.
• [10] SICED website: www.siced.com
• [11] Allebrand B., On SiC JFET converters: components, gatedrivers and main-circuit considerations, Doctoral Thesis, KTH, Stockholm, Sweden, 2005
• [12] Round, S.; Heldwein, M.; Kolar, J.; Hofsajer, I.; Friedrichs, P., A SiC JFET driver for a 5 kW, 150 kHz three-phase PWM converter, Conference Record of the Fourtieth IAS Annual Meeting - Industry Applications Conference, 2005, Volume 1, 410 - 416
• [11] Funaki, T.; Balda, J.C.; Junghans, J.; Kashyap, A.S.; Mantooth, H.A.; Barlow, F.; Kimoto, T.; Hikihara, T., Power Conversion With SiC Devices at Extremely High Ambient Temperatures, IEEE Transactions on Power Electronics, Volume 22, Issue 4, July 2007,1321 – 1329
• [13] Friedli, T.; Round, S. D.; Kolar, J. W., A 100 kHz SiC Sparse Matrix Converter, IEEE Power Electronics Specialists Conference PESC 2007, 17-21 June 2007, 2148 – 2154
• [14] Cass Callaway J., Wang Yi, Burgos R., Chow, T. P., Wang F., Boroyevich D., Evaluation of SiC JFETs for a Three-Phase Current-Source Rectifier with High Switching Frequency, Twenty Second Annual IEEE Applied Power Electronics Conference, APEC 2007, 345 – 351
• [15] Kolar J.W., Friedli T., Krismer F., Round S.D, Design and Performance of a 200kHz All-SiC JFET Current Source Converter, IEEE Industry Applications Society Annual Meeting IAS 2008.
• [16] Rabkowski J., Silicon carbide JFET – fast high voltage device for power electronics applications, Electrotechnical Review (Przeglad Elektrotechniczny) No. 4/2009, pp. 165-168
• [17] Bierhof M.H., Fuchs F.W., Power Semiconductor Losses in Voltage Source and Current Source IGBT Converters based on Complete Analytical Derivation, Proceedings of PESC 2004, Aachen.