Modifications of the soft switching system resistant to disturbances in control systems of voltage sources inverters

• Autorzy: Rozegnał B. , Szular Z. , Mazgaj W.

Identyfikatory

DOI

10.4467/2353737XCT.18.152.9100

Warianty tytułu

Modyfikacje układu łagodnego przełączania odpornego na zakłócenia w układach sterowania trójfazowych falowników napięcia

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Reduction of the switching losses in three-phase voltage source inverters can be achieved by using of soft switching systems that not only increase the efficiency of the inverters, but they also reduce the size of the semiconductor cooling circuits, that is especially important in traction vehicles. The majority of existing soft switching systems have some drawbacks that could be danger for inverter operation in the case of disturbances in control systems. The paper briefly describes the structure, operation principles and results of laboratory tests of the proposed soft switching system. Particular attention has been paid to the specific features of alternative versions of the proposed soft switching system, that allow to improve operating parameters of the basic system.

PL

Zmniejszenie strat przełączania w trójfazowych falownikach napięcia można uzyskać, stosując układy łagodnego przełączania, które nie tylko wpływają na zwiększenie sprawności falownika, ale również pozwalają ograniczyć gabaryty układów chłodzących elementy półprzewodnikowe, co w napędach trakcyjnych ma istotne znaczenie. Zdecydowana większość istniejących układów łagodnego przełączania ma pewne mankamenty mogące zagrozić bezawaryjnej pracy falowników w przypadku wystąpienia zakłóceń w układzie sterowania. W artykule skrótowo opisano strukturę, zasady działania oraz wyniki badań laboratoryjnych proponowanego układu łagodnego przełączania tranzystorów. Szczególną uwagę zwrócono na alternatywne wersje proponowanego układu, które pozwalają polepszyć parametry eksploatacyjne układu podstawowego.

Słowa kluczowe

EN

soft switching; switching losses; voltage source inverters; ZCZVS converters

PL

falownik napięcia; łagodne przełączanie; straty przełączania; przekształtniki ZCZVS

• Wydawca: Wydawnictwo Politechniki Krakowskiej im. Tadeusza Kościuszki
• Czasopismo: Technical Transactions
• Rocznik: 2018
• Tom: Vol. 115, iss. 10
• Strony: 141--155
• Opis fizyczny: Bibliogr. 27 poz., wykr., rys.

Twórcy

autor

Rozegnał B.

• Institute of Electromechanical Energy Conversion, Faculty of Electrical and Computer Engineering, Cracow University of Technology

autor

Szular Z.

• Institute of Electromechanical Energy Conversion, Faculty of Electrical and Computer Engineering, Cracow University of Technology

autor

Mazgaj W.

• Institute of Electromechanical Energy Conversion, Faculty of Electrical and Computer Engineering, Cracow University of Technology

Bibliografia

• [1] Feix G., Dieckerhoff S., Allmeling J., Schonberger J., Simple Methods to Calculate IGBT and Diode Conduction and Switching Losses, 13th European Conference on Power Electronics and Applications, EPE ‘09, Barcelona, Spain, 8–10 September 2009, 1–8.
• [2] Drofenik U., Kolar J.W., A General Scheme for Calculating Switching – and Conduction- Losses of Power Semiconductors in Numerical Circuit Simulations of Power Electronic Systems, 5th International Power Electronics Conference, IPEC-Niigata, Japan, 2005.
• [3] Maswood A.I., A switching loss study in SPWM igbt inverter, 2nd IEEE International Conference on Power and Energy, PECon 08, Johor Baharu, Malaysia, 1–3 December 2008, 609–613.
• [4] Rajapakse A.D., Gole A.M., Wilson P.L., Approximate Loss Formulae for Estimation of IGBT Switching Losses through EMTP-type Simulations, International Conference on Power Systems Transients, IPST’05, Paper No. 184, Canada, 19–23 June 2005, 1–6.
• [5] Hiraki E., Tanaka T., Nakaoka M., Zero-Voltage and Zero-Current Soft - Switching PWM Inverter, 36th Power Electronics Specialists Conference PESC ‘05, Recife, Brazil, 12–16 June 2005,798–803.
• [6] Martinez B., Li R., Ma K., Xu D., Hard Switching and Soft Switching Inverters Efficiency Evaluation, International Conference on Electrical Machines and Systems ICEMS 2008, Wuhan, China, 17–20 October 2008, 1752–1757.
• [7] Amini M.R., Farzanehfard H., Three-Phase Soft-Switching Inverter With Minimum Components, IEEE Transactions on Industrial Electronics, vol. 58, June 2011, Iss. 6, 2258–2264.
• [8] Khalilian M., Farzanehfard H., Adib E., A novel quasi-resonant three-phase soft-switching inverter, 3rd Power Electronics and Drive Systems Technology, PEDSTC, 2012, 471–476.
• [9] Liu Y., Wu W., Blaabjerg F., Chung H.S., A modified two-level three-phase quasi-softswitching inverter, Twenty-Ninth Annual IEEE Applied Power Electronics Conference and Exposition, APEC, 2014, 261–267.
• [10] Panda B., Bagarty D.P., Behera S., Soft-switching dc-ac Converters: A brief literature review, Int. Journal of Engineering Science and Technology, vol. 2, 2010, 7004–7020.
• [11] Wu W., Geng P., Chen J., Ye Y., A Novel Three-Phase Quasi-Soft-Switching DC/AC Inverter, IEEE International Symposium on Power Electronics for Distributed Generation Systems, PEDG, Hefei, China, 16–18 June 2010, 477–480.
• [12] Hiraki E., Tanaka T., Nakaoka M., Zero-Voltage and Zero-Current Soft Switching PWM Inverter, 36th Power Electronics Specialists Conference PESC ‘05, Recife, Brazil, 12–16 June 2005, 798–803.
• [13] Chandhaket S., Yoshida M., Eiji H., Nakamura M., Konishi Y., Nakaoka M., Multifunctional Digitally-Controlled Bidirectional Interactive Three-phase Soft-Switching PWM Converter with Resonant Snubbers, IEEE 32nd Annual Power Electronics Specialists Conference, PESC, vol. 2,Vancouver, Canada 2001, 589–593.
• [14] Chao K.H., Liaw C.M., Three-phase soft-switching inverter for induction motor drives Iyomori-Three, IEE Proceedings – Electric Power Appl., vol. 148, Jan 2001, 8–20.
• [15] Galea C., New topology of three phase soft switching inverter using a dual auxiliary circuit, 15th European Conference on Power Electronics and Appl., EPE 2013, 1–9.
• [16] Karyś S., Power loss comparison for the ARCP resonant inverter regard to control method, Przegląd Elektrotechniczny, 84, nr 11, 2008, 64–68.
• [17] Li Y., Lee F.C., Boroyevich D., A Three-Phase Soft-Transition Inverter with a Novel Control Strategy for Zero-Current and Near Zero-Voltage Switching, IEEE Transactions on Power Electronics, vol. 16, Sep 2001, 710–723.
• [18] Martinez B., Li R., Ma K., Xu D., Hard Switching and Soft Switching Inverters Efficiency Evaluation, International Conference on Electrical Machines and Systems, ICEMS, Wuhan, China, 17–20 October 2008, 1752–1757.
• [19] Keir A. S., Soft switched Tyree-phase inwerter with staggered re sonant revovery system, Patent US5576943, US 1996.
• [20] Karyś S., Three-Phase Soft-Switching Inverter with Coupled Inductors, Experimental Results, Bulletin of the Polish Academy of Sciences – Technical Sciences, 59, Zeszyt 4, Warsaw, Grudzień 2011, 535–540.
• [21] Zhang H., Chu E., Liu X., Wang Q., Hou L., , Resonance electrode type three phase soft switch inverter circuit, Patent CN101478258 (A), China 2010.
• [22] Sun P., Lai J., Qian H., Yu W., Smith C., Bates J., High Efficiency Three-Phase Soft-Switching Inverter for Electric Vehicle Drives, IEEE Vehicle Power and Propulsion Conference, VPPC ‘09, Dearborn, USA, 7–10 Sept. 2009, 761–766.
• [23] Mazgaj W., Rozegnał B., Szular Z., Sposób łagodnego przełączania tranzystorów trójfazowego, dwupoziomowego falownika napięcia oraz układ łagodnego przełączania tranzystorów trójfazowego, dwupoziomowego falownika napięcia, Polish patent PAT.226065, 2016.
• [24] Mazgaj W., Rozegnał B., Szular Z., Trójfazowy dwupoziomowy falownik napięcia z łagodnym przełączaniem tranzystorów odpornym na zakłócenia sterowania, Przegląd Elektrotechniczny, R. 92, NR 3/2016, 148–153.
• [25] Mazgaj W., Rozegnał B., Szular Z., A novel soft switching system for three-phase voltage source inverter, Czasopismo Techniczne, 2-E/2016, 3–15.
• [26] Mazgaj W., Rozegnał B., Szular Z., Sposób łagodnego przełączania tranzystorów trójfazowego, dwupoziomowego falownika napięcia oraz układ łagodnego przełączania tranzystorów trójfazowego, dwupoziomowego falownika napięcia, Polish additional patent application P. 415597, 2016.
• [27] Mazgaj W., Rozegnał. B, Szular Z., Sposób łagodnego przełączania tranzystorów trójfazowego, dwupoziomowego falownika napięcia oraz układ łagodnego przełączania tranzystorów trójfazowego, dwupoziomowego falownika napięcia, Polish additional patent application P. 418673, 2016.

Uwagi

EN

Section "Electrical Engineering"

PL

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2018).