Hybrydowe łączniki półprzewodnikowe złożone z Si - IGBT i diod Schottky'ego z SiC

• Autorzy: Barlik R. , Płatek T. , Rąbkowski J.

Warianty tytułu

EN

Semiconductor hybrid switches consist of Si - IGBT and SiC Schottky Barrier Diodes

• Konferencja: Krajowa Konferencja Elektroniki. 10 ; 05-09.06.2011 ; Darłówko Wschodnie, Polska
• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań eksperymentalnych dostępnych komercyjnie modułów złożonych z dwóch łączników, z których każdy zawiera tranzystor krzemowy IGBT (1200 V/600 A) i diodę zwrotną w postaci diody Schottky'ego z węglika krzemu (1200 V/360 A). Badania ukierunkowano na ocenę właściwości energetycznych, poprzez wyznaczenie strat energii w stanach przewodzenia oraz w stanach załączania i wyłączania łączników. Badane moduły są pierwszymi w skali światowej, dostępnymi komercyjnie, przyrządami półprzewodnikowymi z diodami z węglika krzemu o tak dużej obciążalności prądowej, która w pełni predysponuje te przyrządy do zastosowań energoelektronicznych. Testy zostały przeprowadzone w reprezentatywnym układzie jednofazowego mostkowego falownika napięcia, sterowanego przy użyciu metody PWM i obciążonego dławikiem, w którym wymuszano prąd sinusoidalny o wartości skutecznej 220 A/50 Hz przy częstotliwości przełączeń, nastawianej w zakresie 10..50 kHz. Wyniki badań modułów z diodami z SiC porównano z wynikami uzyskanymi w układzie testowym o tej samej topologii mostkowej, wykonanym z dwułącznikowych modułów o tej samej strukturze złożonych z tranzystorów IGBT i diod krzemowych (1200 V/900 A). B

EN

The objective of the paper is to present calculations as well as laboratory measurement results of power losses dissipated in commercial offered modules consisting of two silicon IGBTs (1200 V/600 A) and anti-parallel silicon - carbide Schottky Barrier Diodes (1200 V/360A). The experimental investigations were focused on estimation of conducting and switching energy losses. The investigated modules are first in the World scale commercially achieved power semiconductor devices with silicon - carbide Schottky Barrier Diodes with so large rating current which is interesting for power electronics applications. Experimental tests were carried out in one phase PWM voltage source bridge inverter controlled with PWM method and loaded with inductor. The rms value of the sinusoidal output current was 220 A/50 Hz and the switching frequency was changed in range from 10...50 kHz. The results achieved for modules witch silicon - carbide Schottky Barrier Diodes were compared with power losses in the same inverter but built with traditionally silicon IGBT modules (1200V/900A).

Słowa kluczowe

PL

węglik krzemu; hybrydowe moduły IGBT; falownik napięcia PWM; straty energii

EN

silicon carbide; IGBT modules; SiC Schottky Barrier Diodes; energy losses

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania
• Rocznik: 2011
• Tom: Vol. 52, nr 9
• Strony: 202--206
• Opis fizyczny: Bibliogr. 14 poz., tab., wykr.

Twórcy

autor

Barlik R.

autor

Płatek T.

autor

Rąbkowski J.

• Politechnika Warszawska, Wydział Elektryczny, Instytut Sterowania i Elektroniki Przemysłowej

Bibliografia

• [1] Kolar J. W., Ertl H., Zach F. C.: Influence of the Modulation Method on the Conduction and Switching Losses of a PWM Converter System. Conf. Rec. IEEE-IAS Annu. Meeting, (1990), 502-512.
• [2] Mitsubishi Semiconductors Power Module MOS. Mitsubishi Databook,1995, s 1.36.
• [3] Nowak M., Barlik R.: Poradnik inżyniera energoelektronika. Warszawa, WNT, 1998.
• [4] 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.
• [5] Friedrichs P.: Silicon Carbide Power Semiconductors - New opportunities for high efficiency. 3rd IEEE Conf on Industrial Electronics and Applications ICIEA 2008, 1770-1774
• [6] Rąbkowski J., Nowak M., Barlik R.: Badania porównawcze właściwości wybranych krzemowych i węglikowo krzemowych łączników mocy. Przegląd Elektrotechniczny, nr 7/2008, 12-16.
• [7] Nowak M., Rąbkowski J., Barlik R.: Przekształtniki energoelektroniczne z elementami z węglika krzemu. Elektronika 6/2009, ss. 7-12.
• [8] Rąbkowski J., Zdanowski M.: Trójfazowy falownik prądu PWM z tranzystorami SiC JFET. Elektronika 2/2010, ss. 23-27.
• [9] Płatek T.: Analiza porównawcza strat mocy w trzypoziomowych falownikach typu FLC oraz typu NPC. Przegląd Elektrotechniczny nr 6/2011.
• [10] Zdanowski M., Rąbkowski J., Barlik R.: Straty mocy w różnych typach trójfazowych falowników PWM wykonanych z przyrządów kremowych i z węglika krzemu. X Krajowa Konferencja Elektroniki-KKE '2011 (materiały konferencyjne ISBN 978-83-918622-9-2, str. 174, płyta CD: str. 696-702), Darłowo. 05-09.06.2011
• [11] www.cree.com
• [12] www.Infmeon.com
• [13] www.siced.com
• [14] www.rsc.rockwell.com./siliconcarbide/index.html