Wpływ materiału rdzenia na parametry elektryczne i cieplne dławików sprzężonych

• Autorzy: Detka Kalina , Górecki Krzysztof , Bokota Paweł

Identyfikatory

DOI

10.15199/48.2023.09.53

Warianty tytułu

EN

Influence of core material on electrical and thermal parameters of coupled chokes

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W pracy przeanalizowano właściwości dławików sprzężonych szeroko wykorzystywanych w układach energoelektronicznych. Zbadano wpływ materiału ferromagnetycznego użytego do budowy rdzenia rozważanego elementu na jego parametry elektryczne oraz cieplne. Do badań zastosowano dławiki zawierające rdzenie wykonane z materiału nanokrystalicznego M-070, ferrytu SM-100 oraz rdzenie ze sproszkowanego żelaza T106-26. Na rdzenie badanych dławików nawinięto 3 uzwojenia po 8 zwojów każde. Zbadano wpływ składowej stałej prądu na indukcyjność dławików sprzężonych oraz na temperaturę ich komponentów. Rozpatrzono 3 przypadki, w których uzwojenia były nawinięte w tym samym kierunku oraz jeden, w którym jedno z uzwojeń nawinięte było w kierunku przeciwnym.

EN

The paper analyzes the properties of coupled inductors widely used in power electronic circuits. The influence of ferromagnetic material used to construct the core of the considered element on its electrical and thermal parameters was investigated. To investigation used the inductors containing cores made of nanocrystalline material M-070, ferrite core SM-100, and powdered iron cores T106-26 and T106-2. Three windings of 8 turns each were wound on the cores of the investigated inductors. The influence of the DC component of the current on the inductance of the coupled inductors and the temperatures of their components was investigated. Three cases were considered in which the windings were wound in the same direction and one case where one of the windings was wounded in the opposite direction.

Słowa kluczowe

PL

indukcyjność; samonagrzewanie sprzężenia termiczne; temperatura rdzenia; temperatura uzwojenia

EN

coupled inductor; inductance; self-heating; thermal coupling; core temperature; winding temperature

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Przegląd Elektrotechniczny
• Rocznik: 2023
• Tom: R. 99, nr 9
• Strony: 262--266
• Opis fizyczny: Bibliogr. 20 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Detka Kalina

• Uniwersytet Morski w Gdyni, Katedra Elektroniki Morskiej, ul. Morska 81-87, 81-225 Gdynia

• https://orcid.org/0000-0002-1584-3874

autor

Górecki Krzysztof

• Uniwersytet Morski w Gdyni, Katedra Elektroniki Morskiej, ul. Morska 81-87, 81-225 Gdynia

• https://orcid.org/0000-0002-9857-8235

autor

Bokota Paweł

• absolwent Uniwersytetu Morskiego w Gdyni, project engineer, Deep project management GmbH.

Bibliografia

• [1] M. Harasimczuk.: Przekształtnik podwyższający napięcie z dławikiem sprzężonym do zastosowań w fotowoltaice, Poznan University of Technology Academic Journals, No. 89, 2017, pp.385 – 394, doi 10.21008/j.1897-0737.2017.89.0036
• [2] R. Barlik, M. Nowak: Energoelektronika elementy podzespoły układy, Politechnika Warszawska, 2014
• [3] K. Kroics.: Design and Analysis of Directly Coupled Inductor for Application in GaN Based Interleaved DC-DC converter, PCIM Europe digital days 2020; International Exhibition and Conference for Power Electronics, Intelligent Motion, Renewable Energy and Energy Management, 7-8 July 2020, Germany
• [4] Super dławiki sprzężone, dostęp online 25.04.2023 https://evertiq.pl/design/21845
• [5] M. Hirakawa, M. Nagano, Y. Watanabe, K. Andoh, S. Nakatomi and S. Hashino, High power density DC/DC converter using the close-coupled inductors, 2009 IEEE Energy Conversion Congress and Exposition, San Jose, CA, USA, 2009, pp. 1760- 1767, doi: 10.1109/ECCE.2009.5316389.
• [6] M. Forouzesh, Y. Shen, K. Yari, Y. P. Siwakoti and F. Blaabjerg, High-Efficiency High Step-Up DC–DC Converter With Dual Coupled Inductors for Grid-Connected Photovoltaic Systems, in IEEE Transactions on Power Electronics, vol. 33, no. 7, pp. 5967-5982, July 2018, doi: 10.1109/TPEL.2017.2746750
• [7] R. Barlik, P. Grzejszczak, M. Zdanowski. Determination of the basic parameters of the high-frequency planar transformer., Przegląd Elektrotechniczny, R. 92, nr 6, 2016, s. 71-78, doi:10.15199/48.2016.06.13
• [8] K. Górecki, J. Zarębski, K. Detka, Application of the electrothermal average inductor model for analyses of boost converters, 2015 22nd International Conference Mixed Design of Integrated Circuits & Systems (MIXDES), Torun, Poland, 2015, pp. 417-421, doi: 10.1109/MIXDES.2015.7208554.
• [9] K. Detka, K. Górecki, Modelling power losses in an inductor contained in the boost converter, 2018 IEEE 12th International Conference on Compatibility, Power Electronics and Power Engineering (CPE-POWERENG 2018), Doha, Qatar, 2018, pp. 1-6, doi: 10.1109/CPE.2018.8372564.
• [10] K. Detka, K. Górecki, Influence of the size and the material of the magnetic core on thermal properties of the inductor, Microelectronics Reliability, Vol. 129, 2022, 114458, https://doi.org/10.1016/j.microrel.2021.114458.
• [11] T. Daszczyński, M. Zdanowski. Vector fitting implementation for use of modeling of reduced self-capacitance inductor, Przegląd Elektrotechniczny, R. 89, Nr 8, 2013, s. 329-332.
• [12] K. Detka, K. Górecki, P. Grzejszczak, R. Barlik, Modeling and Measurements of Properties of Coupled Inductors. Energies, Vol. 14, No. 14, 2021, 4088, https://doi.org/10.3390/en14144088
• [13] K. Detka, K. Górecki, Electrothermal Model of Coupled Inductors with Nanocrystalline Cores. Energies. Vol. 15, No. 1, 2022, 224, https://doi.org/10.3390/en15010224
• [14] A. Chwaleba, M. Poniński, A. Siedlecki, Metrologia elektryczna. Wydawnictwa Naukowo-Techniczne, 2000.
• [15] Instrukcja obsługi Mostka RLC MOTECH, dostęp online 25.04.2023, https://www.google.com/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=we b&cd=&ved=2ahUKEwi6nqeH-vf-AhXtBxAIHcwlCPAQFnoECA YQAQ&url=http%3A%2F%2Fwww.zfian.imif.uph.edu.pl%2Fima ges%2Fpliki_pdf%2Fpliki%2Finstr_sprzet%2FMIC4090.pdf&us g=AOvVaw16cF_67Xs_dDSzlFe6rREU
• [16] ETS 320 Kamera termowizyjna FLIR, dostęp online 25.04.2023, https://www.farnell.com/datasheets/2282680.pdf-ets320-manual.pdf&usg=AOvVaw21V-91YIiq-Vj0s-GyvPSA
• [17] Rdzenie ferromagnetyczne, dostęp online 25.04.2023 https://feryster.pl/filtry-emi-rdzenie
• [18] M. S. Rylko, K. J. Hartnett, J. G. Hayes, M. G. Egan, Magnetic Material Selection for High Power High-Frequency Inductors in DC-DC Converters, 2009 Twenty-Fourth Annual IEEE Applied Power Electronics Conference and Exposition, Washington, DC, USA, 2009, pp. 2043-2049, doi: 10.1109/APEC.2009.4802955.
• [19] L. Solimene, C. S. Ragusa, S. Musumeci, The role of materials in the optimal design of magnetic components for DC–DC converters, Journal of Magnetism and Magnetic Materials, Vol. 564, 2022, 170038.
• [20] E. J. Diebold, W. Luft. Transient thermal impedance of semiconductor devices, Transactions of the American Institute of Electrical Engineers, Part I: Communication and Electronics, Vol. 79, No.6, 1961, pp. 719-726.