Artykuł omawia budowę i badania dwukierunkowego przekształtnika prądu stałego łączącego obwody średniego (1,5 kV) i niskiego napięcia (800 V) w systemie szybkiego ładowania z magazynem energii. System został przetestowany z mocą znamionową do 260 kW i pokazano, że zastosowanie najnowocześniejszych modułów mocy SiC MOSFET pozwala osiągnąć wysoką sprawność (do 98,7%) przy pracy z częstotliwościami przełączania do 25 kHz i istotnie zmniejszonymi elementami biernymi.
EN
his paper describes the design and tests of a two-phase interleaved DC-DC converter connecting 1.5 kV and 800 V DC links in the fast charging system. The converter was validated experimentally up to 260 kW, and it is shown that using state-of-the-art SiC-based power modules allows to reach high efficiency (up to 98.7%) at notable frequencies (up to 25 kHz) and with reduced passive components.
2
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
This study presents a three-level, interleaved, non-isolated DC/DC converter designed as a battery interface for an EV fast-charging system with a bipolar +/- 750 V DC-link. A 20 kW prototype is exhibited based on a universal All-SiC MOSFET submodule for each leg. The core of the paper is the design of the experimental model, along with the description of the system’s control, as well as validation in simulation and in introductory experiments. It is shown that such a converter employing modularized power modules can properly operate as the DC/DC interface.
PL
Niniejsze studium przedstawia trójpoziomowy, dwugałęziowy, nieizolowany przekształtnik DC/DC, zaprojektowany jako interfejs akumulatora dla systemu szybkiego ładowania pojazdów elektrycznych z dwubiegunowym obwodem prądu stałego +/- 750 V DC. Zaprezentowano prototyp o mocy 20 kW w oparciu o uniwersalny submoduł (All-SiC MOSFET) dla każdej gałęzi. Istotą pracy jest zaprojektowany model eksperymentalny wraz z opisem systemu sterowania, a także walidacja w symulacjach i początkowych eksperymentach. W artykule przedstawiono, że przekształtnik wykorzystujący zmodularyzowane moduły mocy może prawidłowo pracować jako interfejs prądu stałego.
3
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
The article describes a comprehensive approach to dynamic performance determination tests of SiC MOSFET power modules. Experimental verification was performed using ultra-fast switching (1,2 kV, 495 A) module from Microsemi. The obtained results are compared to results acquired by measurements performed with compliance to a commonly-used standard that does not consider phenomena that significantly impact switching processes of fast-switching SiC MOSFET power modules.
PL
W artykule przedstawiono metodykę badań parametrów dynamicznych modułów tranzystorowych nowej generacji bazujących na tranzystorach MOSFET z węglika krzemu (SiC). Przeprowadzono badania eksperymentalne dla bardzo szybko przełączającego modułu tranzystorowego firmy Microsemi (1,2 kV, 495 A). Otrzymane wyniki porównano z wynikami uzyskanymi na podstawie powszechnie wykorzystywanego standardu wyznaczania parametrów dynamicznych tranzystorów MOSFET, który nie uwzględnia szeregu zjawisk znacząco wpływających na procesy łączeniowe szybko przełączających tranzystorów SiC MOSFET.
High-speed switching capabilities of SiC MOSFET power modules allow building high power converters working with elevated switching frequencies offering high efficiencies and high power densities. As the switching processes get increasingly rapid, the parasitic capacitances and inductances appearing in SiC MOSFET power modules affect switching transients more and more significantly. Even relatively small parasitic capacitances can cause a significant capacitive current flow through the SiC MOSFET power module. As the capacitive current component in the drain current during the turn-off process is significant, a commonly used metod of determining the switching power losses based on the product of instantaneous values of drain-source voltage and drain current may lead to a severe error. Another problem is that charged parasitic capacitances discharge through the MOSFET resistive channel during the turn-on process. As this happens in the internal structure, that current is not visible on the MOSFET terminals. Fast switching processes are challenging to measure accurately due to the imperfections of measurement probes, like their output signals delay mismatch. This paper describes various problems connected with the correct determination of switching power losses in high-speed SiC MOSFET power modules and proposes solutions to these problems. A method of achieving a correct time alignment of waveforms collected by voltage and current probes has been shown and verified experimentally. In order to estimate SiC MOSFET channel current during the fast turn-off process, a method based on the estimation of nonlinear parasitic capacitances current has also been proposed and verified experimentally.
5
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
W artykule przedstawiono zasadę działania, badania symulacyjne oraz wyniki badań eksperymentalnych trójpoziomowego przekształtnika podwyższającego napięcie z obwodem quasi-impedancyjnym zbudowanego z wykorzystaniem tranzystorów z azotku galu (GaN) HEMT. Dzięki temu układ pracuje z częstotliwością 250 kHz, co więcej, charakteryzuje się bardzo wysokim współczynnikiem wzmocnienia – wejściowe napięcie o amplitudzie 50V podnosi do napięcia powyżej 750V.
EN
The paper presents principles of operation, results of simulations and experimental study of three-level DC-DC boost converter with quasiZ source network based on GaN HEMT transistors. Due to this feature the converter is switching at 250 kHz, moreover, shows very high voltage gain – input voltage of 50V is boosted above 750V.
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.