Kondensatory nieliniowe w układach regeneratywnych tłumików napięcia

• Autorzy: Napiórkowski K.

Warianty tytułu

EN

Nonlinear capacitors in regenerative turn - off snubbers

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W artykule omówiono możliwość zastosowania kondensatorów nieliniowych w tłumikach regeneratywnych dla procesów wyłączania wymuszonego szybkich przyrządów półprzewodnikowych mocy (tzw. układów turn - off snubbers). Przedstawiona została technologia kondensatorów nieliniowych oraz charakterystyki kondensatorów w funkcji napięcia. Zaprezentowana została aproksymacja wielomianowa charakterystyki kondensatora nieliniowego a także model dla potrzeb symulacji w programie SPICE. Przedstawione zostały wyniki symulacji i badań doświadczalnych opracowanego przez autora układu tłumika regeneratywnego z wykorzystaniem kondensatorów liniowych i nieliniowych jako kondensatorów tłumiących. Zaprezentowane zostały wyniki badań termograficznych łącznika półprzewodnikowego współpracującego z różnymi kondensatorami tłumiącymi.

EN

This paper presents a new snubber circuit with energy recovery and relative simple configuration. Most industrial high power converters and inverters, require snubber circuits to protect the main power semiconcuctor switches and to limit over voltage and high dv/dt caused by stray inductance in practical circuits. The conventional RCD snubber circuit uses resistors to dissipate all snubber energy. Circuit efficiency is improved if snubber energy is recovered back to the DC supply or load. Turn-off snubber reduces turn-off losses in semiconductor switch (Bipolar Transistors, IGBT, VMOS, GTO). Regenerative snubber permits the semiconductor switch to operate at high frequencies with an improved SO A. In the new regenerative turn-off snubber energy stored in the stray inductance is absorbed in the snubber capacitor and then this absorbed energy is returned in significant part through the snubber inductor to the supply. Return of energy is made by using an auxiliary switch. The size of the auxiliary switch compared to the main switch makes this snubber a good alternative to the conventional snubber or even to passive low-loss snub-bers. When operating at higher power levels and switching frequencies, it is common practice to use regenerative snubber circuits, where the stored energy in the snubber elements may be recovered for example by feeding it back to the supply. The operating phases have been shown by using IS SPICE simulation program for linear and nonlinear snubber capacitors. Next the analytical methods have been used to find the equivalent value of snubber nonlinear capacitor. A prototype of regenerative snubber with the selected values of the snubber capacitor and circuit components was built and tested to verify the results. The practical circuit waveforms are presented. The comparison of the work conditions of the switching element (energy losses, case temperature) at the presence of linear and nonlinear capacitors is done.

Słowa kluczowe

PL

kondensator nieliniowy; tłumiki napięcia; tłumiki regeneratywne; przyrząd półprzewodnikowy mocy; program SPICE

EN

nonlinear capacitor; turn-off snubbers; regenerative snubbers; power semiconductor switch; SPICE program

• Wydawca: Politechnika Łódzka, Instytut Elektroniki
• Czasopismo: Elektronika : prace naukowe
• Rocznik: 2002
• Tom: nr 7
• Strony: 121--145
• Opis fizyczny: Bibliogr. 13 poz.

Twórcy

autor

Napiórkowski K.

• Institute of Electronics, Technical University of Łódź

Bibliografia

• [1] Aouda N., Metz M., Cheron Y.: Nonlinear Capacitive Snubbers for Improved Zero- Voltage Switching with Reduced Electromagnetic Interference and Minimum Voltage Stresses. IEE Proc-Electr. Power Appl., vol. 142, No.5, 1995.
• [2] Friegen G.,van Wyk J.D.: Nonlinear Capacitors in Snubber Circuits for GTO Thyristors. IEEE Trans, on Power Electronics, vol.7, No.2, 1992
• [3] Gluskin E.: The use of nonlinear Capacitors. INT. J. Electronics, vol. 58, No.l, 1985.
• [4] Me. Murray W.: Optimum Snubbers for Power Semiconductors. IEEE Trans, on Industry Applications, vol.lA-8, No.5, 1972.
• [5] Napiórkowski К., Pacholik J., Grecki M.: Analiza i badanie tłumików z kondensatorami nieliniowymi w układach z szybkowyłączającymi przyrządami półprzewodnikowymi. Raport wewn.Instytutu Elektroniki P.Ł., 1991-1992.
• [6] Napiórkowski K., Pacholik J.: Turn - off Dissipative RCD Snubber with Nonlinear Capacitance. Materiały XV KKTOiUE, Szczyrk, 1992.
• [7] Napiórkowski К., Pacholik J.: Analiza i badanie procesu wyłączania kluczy półprzewodnikowych z tłumikami nieliniowymi RCD dysypatywnymi i regeneratywnymi. Raport wewn.Instytutu Elektroniki P.Ł., 1993.
• [8] Napiórkowski K.: Układ tłumika dla szybko wyłączających kluczy półprzewodnikowych. Zgłoszenie patentowe RP. nr P-309485 z dnia 30.06.1995 r., patent udzielony 01.12.1998г.
• [9] Napiórkowski K.: Regenerative turn-off snubber for semiconductor switch. Materiały XX KKTOiUE, Koszalin-Kołobrzeg, 21-24.X. 1997.
• [10] Steyn C.G.: Optimum Size of Dissipative Nonlinear Turn-Off Snubber. IEE Proceedings, vol.135, Pt.6, No.4, 1988
• [11] Steyn C.G., van Wyk J.: Determination of the Optimum Turn-off Snubber using Nonlinear Capacitances. EPE 86 Conference Materials.
• [12] Steyn C.G., van Wyk J.D.: Optimum Nonlinear Turn-off Snubbers - Design and Application. IEEE Trans, on Ind. Applications, vol.25, No.2, 1989
• [13] Steyn C.G.: Analysis and Optimization of Regenerative Linear Snubbers. IEEE Trans, on Power Electronics, vol 4, No.3., 1989.