Flexible Rogowski current probes in measurements of ultra-fast SiC MOSFET modules – limitations and challenges

• Autorzy: Zięba Dawid , Rąbkowski Jacek

Identyfikatory

DOI

10.15199/48.2024.07.01

Warianty tytułu

PL

Elastyczne cewki Rogowskiego w pomiarach szybko przełączających modułów tranzystorowych SiC MOSFET – ograniczenia i wyzwania

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The article presents a discussion on the limitations of the flexible Rogowski current probes in the measurements of switching processes in ultra-fast SiC MOSFET power modules. The probes feature limited bandwidth of up to 50 MHz and might be susceptible to electromagnetic interferences caused by the rapid-switching processes. The obtained waveforms of the SiC MOSFET power module are compared to the waveforms captured using calibrated coaxial current shunt resistor that features a 2 GHz bandwidth.

PL

W artykule podjęto dyskusję nad ograniczeniami sond prądowych w formie elastycznych cewek Rogowskiego przy pomiarach szybkich procesów łączeniowych modułów tranzystorowych SiC MOSFET. Sondy te charakteryzują się ograniczonym pasmem przenoszenia do 50 MHz i mogą być podatne na zakłócenia elektromagnetyczne jakie towarzyszą szybkim procesom łączeniowym. Wykonano testy dwupulsowe i przebiegi uzyskane przy pomocy wybranych trzech cewek Rogowskiego porównano z przebiegami zarejestrowanymi przy użyciu skalibrowanego koaksjalnego bocznika rezystancyjnego o paśmie przenoszenia 2 GHz.

Słowa kluczowe

EN

SiC MOSFET; fast switching; power module; Rogowski coil

PL

SiC MOSFET; szybko przełączające; moduł tranzystorowy; cewka Rogowskiego

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Przegląd Elektrotechniczny
• Rocznik: 2024
• Tom: R. 100, nr 7
• Strony: 1--4
• Opis fizyczny: Bibliogr. 21 poz. rys.

Twórcy

autor

Zięba Dawid

• Medcom Company, Jutrzenki 78A, 02-230 Warsaw

• https://orcid.org/0000-0003-3789-6851

autor

Rąbkowski Jacek

• Warsaw University of Technology, Institute of Control and Industrial Electronics, Koszykowa 75, 00-662 Warsaw

• https://orcid.org/0000-0001-8857-3505

Bibliografia

• [1] Robles E., Matallana A., Aretxabaleta I., Andreu J., Fernandez M., Martin J., The role of power device technology in the electric vehicle powertrain, International Journal of Energy Research, vol. 46, Issue 15, 22222-22265
• [2] Yadlapalli R., Tagore K., Anuradha K., Rajani K., Chandra S., A review on energy efficient technologies for electric vehicle applications, Journal of Energy Storage, vol. 50, Issue January, 104212
• [3] Comyn R., SiC Power Device Competitive Landscape: A Patent Perspective, PCIM Europe 2023, 09 – 11 May 2023, Nuremberg
• [4] Kumar A., Moradpour M., Losito M., Franke W., Ramasamy S., Baccoli R., Gatto G., Wide Band Gap Devices and Their Application in Power Electronics, Energies 2022, vol. 15, 9172
• [5] Rąbkowski J., Harasimczuk M., Kopacz R., Sobieski R., Three-Level Interleaved Non-isolated DC/DC Converter as a Battery Interface in an EV Charging System with Bipolar DC Link, Przegląd Elektrotechniczny, 2023, Issue 5, 202
• [6] Helsper M., Ocklenburg M., SiC MOSFET Based Auxiliary Power Supply for Rail Vehicles, 20th European Conference on Power Electronics and Applications (EPE'18 ECCE Europe), 2018, 1-8
• [7] Shepard P., 175 kVA SiC Converters in the New Dragon 2 Locomotive, 2018, Online. Available: https://eepower.com/news/175kva-sic-converters-in-the-new dragon-2-locomotive/ (Accessed 2022-07-21)
• [8] Lindahl M., Velander E., Johansson M. H., Blomberg A., Nee H., Silicon Carbide MOSFET Traction Inverter Operated in the Stockholm Metro System Demonstrating Customer Values, 2018 IEEE Vehicle Power and Propulsion Conference (VPPC), 2018, 1-6
• [9] Biliński J., The latest generation drive for electric buses powered by SiC technology for high energy efficiency, MATEC Web of Conferences, vol. 180 (2018)
• [10] Telford M., SiC power device market rising 41.4% to $2.28bn in 2023, Semicontuctor Today, compounds & advanced silicon, vol. 18, 2023, March, Issue 2, 6-6
• [11] Power Electronics Measurements, Online. Available: https://www.pemuk.com/products/cwt-current probe/cwtmini50hf.aspx (Accessed 2023-07-29).
• [12] Effective Measurement of Signals in Silicon Carbide (SiC) Power Electronics Systems, application note, Online. Available: https://download.tek.com/document/Effective-Measurement SiC-Power-Systems_48W-73812-0.pdf (Accessed 2023-09 30).
• [13] Microchip Microsemi MSCSM120AM042CT6LIAG SiC MOSFET power module datasheet, Online. Available: https://www.microchip.com/en-us/product/MSCSM120AM042 CT6LIAG-Module (Accessed 2023-07-29).
• [14] Zięba D., Rąbkowski J., Problems related to the correct determination of switching power losses in high-speed SiC MOSFET power modules, Bulletin of the Polish Academy of Sciences: Technical Sciences, vol.70, 2022, Issue 2
• [15] Zięba D., Rąbkowski J., Dynamic performance evaluation of ultra-fast SiC MOSFET power module – a comprehensive approach, Przegląd Elektrotechniczny, 2023, Issue 5, 190
• [16] Zhang Z., Guo B., Wang F., Jones E., Tolbert L., Methodology for Wide Band-Gap Device Dynamic Characterization, IEEE Transactions on Power Electronics, vol. 32, Issue 12, 9307 9318
• [17] T&M Research, Current Viewing Resistors, Online. Available: https://www.tandmresearch.com/index.php?page=products (Accessed 2023-07-29)
• [18] Pearson Electronics, Pearson Current Monitor, Online. Available: https://www.pearsonelectronics.com/pdf/7713-03.pdf (Accessed 2023-07-29).
• [19] Rogowski W., Steinhaus W., Die Messung der magnetischen Spannung, Archiv fur Elektrotechnik, vol. 1, 1912, Issue 4, 141 150
• [20] Samimi M., Mahari A., Farahnakian M., Mohseni H., The rogowski coil principles and applications: A review, IEEE Sensors Journal, vol. 15, 2015, Issue 2, 651-658
• [19] Ma H., Yang Y., Wu L., Wen Y., Li Q., Review of the designs in low inductance SiC half-bridge packaging, IET Power Electronics, vol. 15, 2022, Issue 11, 989-1003

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa nr POPUL/SP/0154/2024/02 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki II" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2025).