Preferencje help
Widoczny [Schowaj] Abstrakt
Liczba wyników

Znaleziono wyników: 23

Liczba wyników na stronie
first rewind previous Strona / 2 next fast forward last
Wyniki wyszukiwania
help Sortuj według:

help Ogranicz wyniki do:
first rewind previous Strona / 2 next fast forward last
PL
W artykule omówione zostały zagadnienia związane z projektowaniem sterownika mikroprocesorowego dedykowanego do obsługi modułowego dwukierunkowego przekształtnika prądu stałego z izolacją galwaniczną w postaci podwójnych mostków aktywnych (DAB). W zależności od potrzeb, układ ten może pracować w konfiguracji równoległej lub szeregowo-równoległej zapewniając jednocześnie większą niezawodność, dzięki możliwości pracy z redundancją n+1. Realizacja pełnej funkcjonalności tego przekształtnika wymaga dużej liczby sygnałów cyfrowych i odpowiedniej mocy obliczeniowej, dlatego do jego obsługi opracowano sterownik w układzie programowalnym (FPGA). W rezultacie uzyskano bardzo ciekawe możliwości kontrolera, nieosiągalne w klasycznych układach mikroprocesorowych.
EN
In this paper a design process of digital controller dedicated to bidirectional modular DC//DC converter with galvanic isolation with dual active bridge (DAB) was presented. Depending of the application, proposed system may work as parallel (IPOP) or series-parallel (ISOP) configuration and provide higher reliability – thanks to redundancy n+1. Realization of all features of this converter needs the large number of control signals and a huge performance, therefore digital controller was implemented in programmable logic array (FPGA). Finally, a very good performance of the controller was obtained, which was unable to reach by other microcontrollers.
2
Content available remote Determination of the basic parameters of the high-frequency planar transformer
EN
The study is dedicated to the experimental and analytical determination of the parameters of the π-shape circuit models of high-frequency two-winding planar transformers used in various types of power electronic converters. For determining the winding capacitance, magnetizing and leakage inductances, waveforms of the voltage and current in the primary winding of a no-loaded and short-circuit transformer were used. The resistances of both windings for alternating current and the resistance corresponding to power losses in magnetic core were determined analytically based on Dowell’s and Steinmetz’s formulas, while considering the effect of temperature. The subject under consideration was a 5600 VA planar ferrite-core transformer designed for operating with a rectangular-wave primary voltage of 360 V and a frequency equal 100 kHz.
PL
Pracę poświęcono eksperymentalnemu i analitycznemu wyznaczaniu parametrów modeli obwodowych kształtu π wysokoczęstotliwościowych dwuuzwojeniowych transformatorów planarnych stosowanych w różnego rodzaju przekształtnikach energoelektronicznych. Do wyznaczania pojemności uzwojeń, indukcyjności magnesującej i indukcyjności rozproszenia wykorzystano oscylogramy napięcia i prądu uzwojenia pierwotnego transformatora pracującego bez obciążenia i w stanie zwarcia. Rezystancje obu uzwojeń dla prądu przemiennego oraz rezystancję odpowiadającą stratom mocy w rdzeniu wyznaczono analitycznie na podstawie wzorów Dowell’a i Steinmetz’a, uwzględniając przy tym wpływ temperatury. Przedmiotem rozważań był transformator z planarnym rdzeniem ferrytowym o mocy 5600 VA przeznaczony do pracy przy prostokątnym napięciu pierwotnym 360 V i częstotliwości 100 kHz.
PL
W pracy przedstawiono opis analityczny i wyniki badań symulacyjnych modelu dynamicznego wielomodułowego przekształtnika DC-DC, złożonego z podwójnych mostków aktywnych (DAB). Rozpatrywana topologia charakteryzuje się szeregowo połączonymi zaciskami wysoko-napięciowymi i równolegle połączonymi zaciskami niskonapięciowymi, zapewniając w ten sposób dużą przekładnię napięciową między sprzęganymi obwodami napięcia stałego. Na podstawie obwodowego modelu podwójnego mostka aktywnego, opracowano uśredniony model dynamiczny opisany transmitancją operatorową. Wykorzystano przy tym narzędzia do identyfikacji obiektów dostępne w pakiecie System Identification Toolbox w środowisku Matlab'a, które umożliwiły dokonanie doboru parametrów regulatorów PI napięcia i prądu, wchodzących w skład zamkniętego układu sterowania przekształtnikiem trójmodułowym, zapewniających jego stabilną pracę i odpowiednie właściwości dynamiczne.
EN
This paper describes the results of the analysis of the dynamic model of a multi-modular DC-DC converter, consisting of double active bridges DAB. The considered topology has a series-connected high-voltage terminals and low-voltage terminals connected in parallel. On the basis of the circuit model of the DAB, averaged dynamic model in the form of a transfer function has been developed, using tools available in the System Identification Toolbox in Matlab. Using this software, the parameters of PI regulators in closed loop control were tuned, providing adequate dynamic properties and maintaining the stability of the system.
EN
The article presents an analytical description of the turn-off process of the power MOSFET suitable for use in high-frequency converters. The purpose of this description is to explain the dynamic phenomena occurring inside the transistor and contributing to the switching power losses. The detailed description uses the results of simulation studies carried out using a very precise model of the CoolMOS transistor manufactured by Infineon (IPW60R070C6). The theoretical analysis has been verified in experimental measurements of power dissipated during turn-off transient of MOSFET operating in a full bridge converter with switching frequency of 100 kHz. To estimate these switching losses an original thermovision method based on the measurement of heat dissipated in the power semiconductor switches has been used. The obtained results confirm the correctness of the conclusions drawn from the theoretical analysis presented in this paper.
PL
Elementy wirujące są najbardziej obciążonymi częściami silników turbinowych. Prawidłowo dobrane parametry geometryczne zamka pozwalają na obniżenie naprężeń i w efekcie na zwiększenie bezpieczeństwa użytkowania silnika. W pracy przedstawiono metodykę obliczeń zamka trapezowego łopatki sprężarki odśrodkowej. Obliczenia przeprowadzono metodą elementów skończonych na modelowym zamku z wykorzystaniem pakietu Ansys. Pokazano wpływ wybranych parametrów geometrycznych na naprężenia i odkształcenia zamka.
EN
Rotating parts are the most loaded ones of jet engines. Geometry optimization of blade joint has to be performed in order to decrease stress and displacement. In the paper optimization methodology of compressor’s blade dovetail joint was presented. Strength analysis was performed on model dovetail joint using finite element method and Ansys software. Influence of selected geometrical parameters on stress and displacement of the joint was discussed.
EN
The paper presents an analytical approach to the determination of power losses in a high-frequency transformer operating in the dual active bridge (DAB). This transformer, having two single-phase transistor bridge inverters, couples two DC circuits that significantly differ in voltages (280 V and 51 V ±20%). Power losses in the core and windings of the planar transformer 5600 VA /100 kHz were calculated taking into account changes in the value and direction of the energy flow between the coupled DC circuits. These circuits represent storage or renewable energy sources and intermediate circuits of the converters used in distributed generation systems. Calculations were performed using the Steinmetz’s and Dowell’s equations. The analytical results have been verified experimentally.
EN
This paper presents the implementation of a thermal camera for the quantitative estimation of power losses in a high frequency planar transformer (100 kHz/ 5600 VA). The methodology is based on the observation of the transient temperature rise and determination of the power losses by means of curves representing the derivative of temperature as a function of power losses dissipated in the transformer. First, the thermal calibration characteristics had to be obtained from a simple experiment, where power losses are generated by DC current in the ferrite core and windings. Next, experimental investigations focused on the determination of the transformer power losses for a short circuit and no load, with a resistive load and with the rectifier as a load were carried out. Finally, to verify the obtained results, analytical calculations based on Dowell’s and modified Steinmetz’s equations were additionally made, which showed a good convergence. The proposed method is easy to implement and can be used as an alternative to the calorimetric method which is time-consuming and requires a complicated measurement setup.
PL
W pracy przedstawiono analityczny opis łączeniowych strat energii w łącznikach z wysokonapięciowymi tranzystorami MOSFET, pracującymi w topologii mostkowej. Analizie poddano straty energii przy załączaniu twardym i miękkim, a także przy załączaniu małego prądu obciążenia i przy pracy bez obciążenia. W opisie uwzględniono wpływ pasożytniczych pojemności złączowych i zewnętrznych pojemności elementów półprzewodnikowych a także pasożytniczą pojemność odbiornika. Do wyprowadzenia zależności określających straty energii w łącznikach z tranzystorami MOSFET, wykorzystano zasadę zachowania ładunku i energii. Otrzymane zależności matematyczne wykorzystują wielkości dostępne w katalogach lub do określenia których wystarczą proste testy eksperymentalne.
EN
This paper presents an analytical description of the switching energy losses in high voltage MOSFETs used in the H-bridge converters. The energy losses in hard- and soft- switching and under both with light load and without load were analyzed. In the analytical model the parasitic junction capacitance, external capacitance of the semiconductors, and equivalent parasitic capacitance of the load were taken in the account. By obeying conservation of energy and conservation of electric charge laws during the analytical investigations the equations describing the energy losses are derived. The mathematical formulas that are provided by this research can be used for determining the switching losses generated in the semiconductor devices using parameters from manufacturers catalogues.
PL
W artykule przedstawiono wybrane sposoby ograniczania łączeniowych strat energii w tranzystorach MOSFET pracujących z twardą komutacją. Głównym źródłem strat energii w tym procesie jest ładunek wsteczny diod zwrotnych komplementarnych łączników w gałęzi. W badaniach właściwości dynamicznych strukturalnych diod zwrotnych wysokonapięciowych tranzystorów MOSFET wykazano ścisłą zależność ładunku wstecznego od długości czasu martwego w gałęzi przekształtnika. W związku z powyższym zaproponowano sposób minimalizacji dynamicznych strat energii przez dostosowanie czasu martwego w gałęziach przekształtnika do wartości prądu przełączanego przez tranzystory. Wyniki badań zaprezentowano dla tranzystorów MOSFET wykonanych w różnych technologiach
EN
In this paper, selected methods to reduce switching losses in Power MOSFETs under hard switching operation were presented. The main part of these switching losses in two switches branch is body diode reverse recovery charge. Studies have demonstrated the dependence of the reverse recovery charge on the dead time length. Accordingly, the proposed methods of minimizing switching losses by adjusting the dead time length to switching current value. Simulation studies have shown a significant reduction in switching losses in the dual active bridge after applying the control algorithm with a variable dead time.
EN
The paper discusses selected methods of reducing switching energy losses in MOSFET transistors operating in a hard-switching mode. The main source of energy losses in this process is the reverse recovery charge of the body diodes of complementary power MOSFET operating in two-switches branch. Studies of the dynamic properties of the structural diodes of high-voltage MOSFET transistors indicate a close dependence of the reverse recovery charge on the dead time length in a converter’s leg. A method for minimizing the dynamic energy losses has been proposed, which consists in adjusting the dead time in the converter legs depending on the value of current switched over by the transistors. Investigation results have been provided for a representative bridge topology with MOSFET transistors made in different technologies.
PL
W referacie przedstawiono wybrane sposoby ograniczania łączeniowych strat energii w tranzystorach MOSFET pracujących z twardą komutacją. Głównym źródłem strat energii w tym procesie jest ładunek wsteczny diod zwrotnych komplementarnych łączników pracujących w gałęziach wielołącznikowych. Badania właściwości dynamicznych strukturalnych diod zwrotnych wysokonapięciowych tranzystorów MOSFET wskazują na ścisłą zależność ładunku wstecznego od długości czasu martwego w gałęzi przekształtnika. Zaproponowano sposób minimalizacji dynamicznych strat energii polegający na nastawianiu czasu martwego w gałęziach przekształtnika w zależności od wartości prądu przełączanego przez tranzystory. Przedstawiono wyniki badań w odniesieniu do reprezentatywnego układu mostkowego z tranzystorami MOSFET wykonanymi w różnych technologiach.
PL
W referacie przedstawiono wyniki badań symulacyjnych oraz pomiarów laboratoryjnych mające na celu udoskonalenie metodyki wyznaczania strat łączeniowych w tranzystorach MOSFET pracujących w przekształtnikach mostkowych. Obiektem, w odniesieniu do którego prowadzono badania jest podwójny mostek aktywny, dla którego uwzględniono znamienne stany pracy charakteryzujące sie miękkim i twardym załączaniem tranzystorów oraz specyficznymi warunkami przełączania przy niewielkim obciążeniu. Podany jest sposób wykorzystania i ocena przydatności firmowych modeli w SPICE przy wyznaczeniu strat w stanach dynamicznych tranzystorów MOSFET.
EN
In the paper some results of simulation and real laboratory measurements in the aim of improvement of methodology of power switching loss estimation in MOSFET’s are presented. The objective converter circuit respectively which the investigations are done is dual active bridge. Its specific mode of working as soft or hard switching as well as switching at low loads has been taken into account. The example of application of producer applied MOSFET SPICE models for switching power loss estimation is given.
PL
W pracy przedstawiono sposób analitycznego wyznaczania pojemności wysokonapięciowych tranzystorów MOSFET i diod Schottky’ego SiC, stosowanych w przekształtnikach wysokiej częstotliwości. Silna nieliniowość oraz trudności w pomiarach sprawiają, że zwykle wykorzystywane są wartości zastępcze tych pojemności, nieprowadzące do poprawnych obliczeń mocy strat łączeniowych. Zaproponowany sposób charakteryzowania pojemności prowadzi do uściślenia wyników, co zostało zweryfikowane w badaniach symulacyjnych i eksperymentalnych.
EN
The paper presents specific problems of analytic approach to determining capacitances of high-voltage MOSFET and Schottky diodes. Strong non-linearity of these capacitances leads to real problems in design calculations for high frequency converters because inadequate value of capacitance is taken into account. The proposed method of based on the approximation of data curves using an analytic function offers a significant improvement of calculation results. This has been verified with simulations and laboratory measurement test.
PL
W referacie przedstawiono praktyczne rozwiązania układów przekształtnikowych umożliwiających prowadzenie testów na stanowisku badawczym podwójnego mostka aktywnego lub podobnych sprzęgów o dwukierunkowym kontrolowanym przepływie energii. W przypadku gdy na stanowisku brak jest prostownika PWM przystosowanego do zwrotu energii do sieci w rozwiązaniach zaproponowano jako odbiornik energii impulsowo regulowany rezystor.
EN
In the paper some practical solutions of DC suppliers useful for laboratory testing of converter interfaces with bi-directional energy flow as in case of dual active bridge are presented. In the case when lab line converters with facility of reversal energy flow are not available the PWM controlled resistor can be applied for power dissipation.
EN
This paper presents an analysis of the power transfer between two DC circuit by use a single phase galvanically isolated dual active bridge - DAB. The analytical description of instantaneous values of the currents in both DC and in AC circuits of the DAB is done. The influence of the dead time as well as voltage drops across the transistors and diodes of the bridges is examined. The different relations between voltages of the DC circuits coupled through DAB and various phase shift ratios are considered. The analytical relations describing the average values of the currents in DC circuits are derived. These currents can be used to predict the power in both DC circuits and power losses generated in semiconductor devices of the converter. It is assumed that the voltage drops across these devices in conduction states are constant. The calculation of the transferred power as well as power losses and energy efficiency for the DAB converter power rated 5600 VA which is used to energy transfer between DC circuits 280 V and 51 V±20% is presented. The proposed relations and calculation results can be useful for preliminary evaluation of power losses generated in semiconductor devices and for design of the cooling system. Due to the high switching frequency of 100 kHz, the phase shift modulation for the control of DAB is used. To validate the theoretical investigations a few experimental results are presented.
PL
Przedstawiono wyniki badań prowadzonych w celu wyznaczenia strat mocy w transformatorach stosowanych w urządzeniach energoelektronicznych, w których wartości chwilowe transformowanych napięć mają kształt prostokątny o częstotliwościach rzędu dziesiątków kiloherców. Podano sposób nagrzewania rdzenia i uzwojeń prądem stałym, umożliwiający uzyskanie kalibracyjnych charakterystyk termicznych, na podstawie których można oszacować straty mocy wydzielane w uzwojeniach transformatora. Wyniki badań uzyskanych na podstawie zaproponowanej metody termicznej porównano z wynikami obliczeń analitycznych w odniesieniu do transformatora planarnego 4800VA/100kHz..
EN
The results of research conducted to determine the power losses in transformers used in power electronic in which the instantaneous values of transformed voltages have a square shape with frequency of tens of kHz were presented. A method of heating core and windings in usedirect current (DC), to obtain a thermal characteristics to estimate the power losses of the windings of the transformer was proposed. The results obtained from the proposed method were compared with analytical calculations for planar transformer 4800VA/100kHz..
PL
W pracy przedstawiono układ sterowania przekształtnika o cechach podwójnego mostka aktywnego DAB charakteryzującego się dwukierunkowym przepływem energii. W mikroprocesorowej realizacji sterownika pojedynczego przekształtnika uwzględniono funkcję modulowania wypełnienia fali napięciowej w celu uzyskania możliwości optymalizacji energetycznej układu. Z uwagi na wysokie napięcie jednego ze sprzęganych źródeł napięcia stałego w przekształtniku przewidziano budowę modułową z szeregowym łączeniem wyjść kilku przekształtników modułowych, przy czym układ sterowania powinien zapewniać wyrównywanie napięć na kondensatorach wyjściowych tworzących dzielnik wielopoziomowy.
EN
The control of a converter with bi-directional energy flow direction facility, i.e. DAB, is presented. The solution of a microcontroller for a single DAB takes into consideration the function of bridge half-wave width modulation in order to minimize energy loss. Because of the high voltage on one side of the converter, a modular construction of the DAB – interface is planned with a series connection of several outputs. The control of the whole system allows for equalization of voltages on capacitors which form a voltage divider on the high-voltage side.
PL
Artykuł jest poświęcony prezentacji prac badawczych mających na celu rozwinięcie metod pomiaru strat łączeniowych w szybkich łącznikach półprzewodnikowych jak MOS oraz IGBT. Przy projektowaniu przekształtników pracujących z dużą częstotliwością łączeń określenie strat łączeniowych na podstawie rejestrowanych przebiegów napięcia i prądu jest trudne i nie daje jednoznacznych wyników. W pracy przedstawiono metodę ilościowego wyznaczania strat energii przy załączaniu i wyłączaniu tranzystorów z zastosowaniem obrazu zarejestrowanego za pomocą kamery termograficznej.
EN
In the paper investigations dedicated to development of measurement methods of power loss in fast semiconductor switches such as MOSFET or IGBT are presented. During the design of converters with high switching frequencies the estimation of switching power losses based on recorded switch current and voltage curves is difficult and does not provide adequate results. The method of quantitative measurement of semiconductor switch power losses with the use of thermal steady state picture registration is described and illustrated with laboratory result examples.
PL
W pracy przedstawiono popartą wynikami badań dyskusję nad specyfiką pracy tranzystorów MOSFET w układach mostków, przeznaczonych do pracy z wysoką częstotliwością przy napięciach 300 V lub wyższych. Na podstawie eksperymentów laboratoryjnych oraz symulacji w SPICE rozpoznano warunki przełączania charakteryzujące się z wielkimi stromościami narastania napięcia i prądu i wynikającymi stąd sprzężeniami pomiędzy obwodem głównym i obwodami sterowników bramkowych. Dzięki znajomości zjawisk możliwe jest podjęcie wskazanych w referacie środków prowadzących do zwiększenia odporności układów na interferencję elektromagnetyczną oraz do zmniejszenia strat łączeniowych.
EN
The paper presents discussion based on research results and devoted 3 specific very fast switching processes of high voltage power MOSFET a transistors, which occur in bridge converters operating with high frequency. With SPICE simulations and experimental measurements, specific ii switching conditions with very high dv/dt and di/dt which cause strong / electromagnetic coupling interference between main and driver circuits were recognized. Thanks to the knowledge gained, appropriate means could be proposed for decreasing switching losses and better electromagnetic interference resistance.
19
Content available remote Dobór tranzystorów falownika 300VDC/100kHz do pracy w podwójnym mostku aktywnym
PL
W referacie przedstawiono studium doboru tranzystorów do mostka wysokonapięciowego 300V na przykładzie prototypowego przekształtnika stosowanego do sprzęgania źródeł napięcia – podwójnego mostka aktywnego o wysokiej częstotliwości pracy 100 kHz. Jako kryterium oceny przyjęto minimalne straty energii występujące w łącznikach. Dla grupy wstępnie wyselekcjonowanych handlowych tranzystorów typu MOSFET oraz superszybkich IGBT wyznaczono i porównano straty energii w charakterystycznych warunkach pracy. Przy szacowaniu strat przewodzenia posłużono sie symulacjami na podstawie parametrów katalogowych natomiast przy wyznaczenia strat łączeniowych przeprowadzono badania laboratoryjne.
EN
In this paper a study of the transistors selection suitable for a high voltage 300V bridge, being part of a laboratory prototype of a bidirectional dc/dc interface (DAB) working with the frequency of 100 kHz, is presented. The basis for this selection is the minimum energy lost in the inverter switches. For the group of fast switching IGBTs and different types of high voltage MOSFETs (as CoolMOS, MDmeshMOS and others) available in the market energy losses were estimated. In the case of conducting losses, the simulation model based on a data sheet parameter was used and the switching losses were measured in a laboratory.
PL
W artykule, stanowiącym kontynuację tematyki z poprzedniej pracy zamieszonej w tym numerze, przedstawiono sposób tworzenia modeli symulacyjnych trójfazowych falowników z tranzystorami MOSFET i COOLMOS oraz z diodami zwrotnymi z węglika krzemu. Badania symulacyjne modeli o mocach 500 VA (100V) i 5000 VA (300V) ukierunkowano na określenie strat mocy we wszystkich przyrządach półprzewodnikowych z uwzględnieniem strat w stanach przewodzenia i łączeniowych. Wyniki przeprowadzonych badań porównawczych wskazują na poprawę efektywności energetycznej falowników z diodami zwrotnymi z węglika krzemu.
EN
In the paper being the continuation of subject from previous paper in this issue number the method of creation of the simulating models of three phase voltage source inverter with MOSFET and COOLMOS and silicon carbide anti-parallel diodes is presented. Simulations of the 500 VA (100 V) and 5000 VA (300V) PWM inverters were made in order to determine the power losses in all semiconductor devices. ). Positive effects caused by SiC diode applications have been confirmed.
first rewind previous Strona / 2 next fast forward last
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.