Trójfazowy falownik prądu PWM z tranzystorami SiC JFET

• Autorzy: Rąbkowski J. , Zdanowski M.

Warianty tytułu

EN

Three phase PWM current source inverter with SiC JFETS

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W artykule przedstawiono zagadnienia związane z projektowaniem, budową i badaniami trójfazowego falownika prądu z tranzystorami SiC JFET. Omówiono podstawowe właściwości tranzystora SiC JFET 1,2 kV/5 A i przedstawiono odpowiedni sterownik bramkowy. Pokazano obliczenia strat mocy, które porównano z krzemowymi elementami półprzewodnikowymi. Dokonano doboru radiatora, a także poszczególnych elementów biernych układu. Pokazano przebiegi wartości chwilowych prądów i napięć oraz sprawność przekształtnika o mocy 2 kVA pracującego przy częstotliwości przełączeń 100 kHz. Ponadto zaprezentowano rozkład temperatury elementów półprzewodnikowych zarejestrowany kamerą termowizyjną. Przeprowadzone badania wyraźnie wskazują na korzyści wynikające ze stosowania nowych elementów półprzewodnikowych z węglika krzemu, które wchodząc w skład urządzeń energoelektronicznych znacznie polepszają ich parametry.

EN

In the paper issues of design, construction and test of three-phase current source inverter with Silicon Carbide JFETs. Basic properties of SiC JFET and its gate driver are presented. Calculations of the semiconductor power losses using SiC and silicon elements are compared, then heatsink and passive elements selection is discussed. Voltages and currents waveforms as well as efficiency of 2 kVA laboratory model are presented. Moreover thermal images of the semiconductor elements at nominal power are shown. Conducted tests prove improvements of the power electronics converters using new silicon carbide devices.

Słowa kluczowe

PL

węglik krzemu; falownik prądu; tranzystor SiC-JFET

EN

silicon carbide; current source inverter; SiC JFET

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania
• Rocznik: 2010
• Tom: Vol. 51, nr 2
• Strony: 23--27
• Opis fizyczny: Bibliogr. 13 poz., rys., wykr., il.

Twórcy

autor

Rąbkowski J.

autor

Zdanowski M.

• Politechnika Warszawska, Instytut Sterowania i Elektroniki Przemysłowej

Bibliografia

• [1] Friedrichs P.: Silicon Carbide Power semiconductors - New opportunities for high efficiency. 3rd IEEE Conf. On Industrial Electronics and Applications ICIEA 2008, 1770-1774.
• [2] 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. 9th European Conference on Power Electronics and Applications Conf. Record, EPE 2001.
• [3] Weis B., Braun M., Friedrichs P.: Turn-off and short-circuit behavior of 4H SiC JFETs. IEEE Industry Applications Conference IAS 2001, vol.1, 365-369.
• [4] www.siced.de.
• [5] 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.
• [6] 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.
• [7] Orellana A., Piepenbreier B.: Fast gate drive for SiC-JFET using a conventional driver for MOSFETs and additional protections. 30th Annual Conference of IEEE Industrial Electronics Society, 2004. IECON 2004, vol. 1, 938-943.
• [8] Nowak M., Barlik R.: Poradnik inżyniera energoelektronika. Wydawnictwa Naukowo-Techniczne 1998, ISBN 83-204-2223-X.
• [9] Rabkowski J.: Silicon carbide JFET - fast high voltage device for power electronics applications. Przegląd Elektrotechniczny nr 4/2009, 165-168.
• [10] Nowak M., Rąbkowski J., Barlik R.: Charakteryzacja termoczułych parametrów wybranych krzemowych i węglikowo - krzemowych przyrządów mocy. Przegląd Elektrotechniczny nr 7/2008, 12-16.
• [11] Rąbkowski J., Nowak M., Barlik R.: Badania porównawcze właściwości wybranych krzemowych i węglikowo - krzemowych łączników mocy. Przegląd Elektrotechniczny nr 7/2008, 17-21.
• [12] Zdanowski M., Rąbkowski J.: Falownik prądu PWM z tranzystorami SiC JFET. Materiały konferencyjne PES-7, Kościelisko 2009.
• [13] Andrzejewski M., Rąbkowski J.: Modulator dla falownika prądu PWM o podwyższonej częstotliwości - implementacja w procesorze TMS320F2812. Materiały konferencyjne PES-7, Kościelisko 2009.