Selected applications of the MOSFETS in AC-DC rectifier systems

• Autorzy: Tutaj J.

Warianty tytułu

PL

Wybrane zastosowania tranzystorów MOSFET w układach prostownikowych

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

This paper describes the principles of operation and the physical model of an electronic commutator acting as a reverse-conducting transistor AC-DC rectifier with MOSFETs as fast-switching controlled electrical valves with a low ON-state voltage drop. An electronic commutator, when seen as a transistor AC-DC rectifier, can be used in many fields, e.g., for multifunctional automotive generator/starter and conventional DC motors and generators, generator sets, welding machines, etc. The paper also describes a new reverse-conducting transistor AC-DC rectifier, without the use of optoelectronic separation (which does not require a separate power supply), which may be easily realized in IC technology. Computer simulation allows for currents timing of all components of the electronic-commutator’s physical model, both during normal operation as well as in some states of emergency. The paper presents the results of bench experimental studies where the MOSFETs were used as a fast-switching controlled electrical valves with a relatively low ON-state voltage drop. For experimental studies, an electronic commutator has been put together on the Mitsubishi FM600TU module. The reverse-conducting transistor AC-DC rectifier in a three-phase bridge connection has a lot of advantages compared to the conventional diode AC-DC rectifier, such as higher energy efficiency and greater reliability resulting from the lower temperature of electrical valves.

PL

Artykuł opisuje zasadę działania oraz modele fizyczne komutatorów elektronicznych, działających jako tranzystorowe prostowniki z wykorzystaniem tranzystorów MOSFET z wstecznym przewodnictwem prądu jako klucze elektroniczne o małym spadku napięcia. Komutator elektroniczny, dzialający jako tranzystorowy pro-stownik, może być stosowany w wielu dziedzinach, na przykład, jako prostownik prądnicy samochodowej i konwencjonalnego prądnicorozrusznika, spawarek mobilnych itp. Artykuł opisuje również nową konfigurację prostownika tranzystorowego bez użycia optoelektronicznych elementow separacyjnych, dzięki czemu możliwa jest łatwa realizacja prostownika w technologii układów scalonych. Symulacja komputerowa pozwa-la na uzyskanie przebiegów czasowych prądów i napięć na wszystkich elementach modelu fizycznego komutatora elektronicznego, zarówno podczas normalnej pracy, jak również w wybranych stanach awaryjnych. W pracy przedstawiono również wyniki badań laboratoryjnych, gdzie eksperymentalne tranzystory MOSFET były używane jako szybko przełączalne sterowalne zawory elektryczne (klucze elektroniczne) o stosunkowo niskim spadku napięcia w stanie przewodzenia. W badaniach eksperymentalnych, jako komutator elektroniczny został wykorzystany moduł tranzystorów MOSFET typu FM600TU firmy Mitsubishi. Tranzystorowy prostownika trójfazowy w układzie mostkowym ma wiele zalet w porównaniu z konwencjonalnym diodowym prostownikiem, takich jak wyższa sprawność energetyczna oraz większa niezawodność, wynikająca z niższej temperatury zaworów elektrycznych. W artkule zamieszczono również prostownik tranzystorowy jednofazowy, zintegrowany ze stabilizatorem impulsowym, który może być zrealizowany również jako jeden układ scalony.

Słowa kluczowe

EN

MOSFET; rectifier circuit; transistor

PL

MOSFET; układ prostownikowy; tranzystor

• Wydawca: Instytut Naukowo-Wydawniczy "TTS" Sp. z o.o
• Czasopismo: TTS Technika Transportu Szynowego
• Rocznik: 2015
• Tom: R. 22, nr 12
• Strony: 1582--1587, CD
• Opis fizyczny: Bibliogr. 9 poz., rys.

Twórcy

autor

Tutaj J.

• Mechatronics Institution, Institute for Automotive Vehicles and Combustion Engines, Department of Mechanical Engineering, Krakow University of Technology, Al. Jana Pawła II 37, PL 31-864 Krakow

Bibliografia

• 1. Fijalkowski B., Single Chip Macrocomutator - An Indispensable Module of New Concept AC and/or DC Dynamotors for Automo-tive Very Advanced Propulsion Systems, EVS9, November 13-16, Toronto, Ontario, Canada, 1989.
• 2. Malikopoulos A., Filipi Z., Simulation of an Integrated Starter /Alternator (ISA) System for the HMMWV, Proc. 2006 SAE World Congress, April 3- 6 Detroit, Michigan, 2006.
• 3. Ochije K., Pollock Ch., A Controlled PWM AC/DC Converter for a High-Speed Brushless Generator for Minimum kVA Rating, IEEE Transactions on Industry Applications, Vol. 40, No. 3 May/June 2004.
• 4. Pelz G., Mechatronic Systems: Modelling and Simulation with HDLs, John Wiley & Sons, 2003.
• 5. Rashid M., Power Electronics Handbook, 3rd Edition, Elsevier, 2011.
• 6. Rodriguez J., Silva E., Modelling, Analysis and Simulation of Matrix Converters, Proceedings of the International Conference & Workshop on Emerging Trends in Technology, New York, 2011.
• 7. Tutaj J., Fijalkowski B., High-Performance AC-DC Power Elec-tronic Converter Generator for Hybrid-Solar Vehicles, Journal of Energy and Power Engineering, Vol. 9, No. 7, July 2015.
• 8. Vázquez N., Three-Phase Rectifier With Active Current Injection and High Efficiency, IEEE Transactions on Industrial Electron-ics, Vol. 56, No. 1, January 2009.
• 9. www.mitshubishichips.com