Wyniki 1-10 spośród 17 dla zapytania: authorDesc:"MARIUSZ ZDANOWSKI"

Trójfazowy falownik prądu PWM z tranzystorami SiC JFET

Czytaj za darmo! »

Technologia przyrządów półprzewodnikowych z węglika krzemu (SiC) dostarcza w miarę swojego rozwoju nowe przyrządy wykorzystujące bardzo dobre właściwości tego materiału [1]. Kilka lat po wprowadzeniu na rynek diod Schottky’ego stały się one powszechnie stosowanym elementem w zasilaczach o jednostkowym współczynniku mocy (PFC), można znaleźć też przykłady zastosowań w układach przekształtników DC/DC, falownikach napędowych, czy falownikach do współpracy ze źródłami fotowoltaicznymi. Następnym spodziewanym krokiem jest komercyjna premiera elementu aktywnego wykonanego z węglika krzemu. W chwili obecnej można uznać za najbardziej zaawansowane prace nad tranzystorami SiC MOSFET, SiC BJT oraz SiC JFET, przy czym te ostatnie dostępne w formie próbek wydają się najbliższe kome[...]

Topologie dławików wejściowych wielogałęziowego przekształtnika DC/DC DOI:10.15199/ELE-2014-148


  Nieodzownym podzespołem w procesie pozyskiwania energii elektrycznej ze źródeł odnawialnych lub magazynów energii są przekształtniki energoelektroniczne. Zwykle w skład ich topologii wchodzi przekształtnik DC/DC podwyższający napięcie, połączony kaskadowo z jedno- lub trójfazowym falownikiem napięcia, połączonym poprzez dławiki z siecią elektroenergetyczną (lub odbiornikami) o napięciu 230 V/50 Hz lub 3x400 V/50 Hz. W celu uzyskania napięć przemiennych o takich wartościach, napięcie na zaciskach prądu stałego falownika powinno być stabilizowane na poziomie około 400V dla falownika jednofazowego lub około 650V dla falownika trójfazowego. W przypadku coraz popularniejszych instalacji z ogniwami fotowoltaicznymi przekształtnik DC/ DC powinien podwyższać napięcie na jednym z wymienionych poziomów, zapewniając jednocześnie maksymalne wykorzystanie aktualnej wydajności energetycznej fotoogniw poprzez śledzenie punktu maksymalnej mocy (ang. Maximum Power Point Tracking, MPPT), wynikającego z ich charakterystyk prądowo - napięciowych. Skuteczność wykorzystania wydajności energetycznej ogniw zależy nie tylko od zastosowanego (jednego z wielu) algorytmów śledzenia MPPT, ale także od przebiegów wartości chwilowych napięcia i prądu baterii fotowoltaicznej. Szczególnie niekorzystne pod tym względem są tętnienia prądu, które mogą być ograniczone dzięki zastosowaniu przekształtników DC/DC o topologiach wielogałęziowych, zwanych także wielofazowymi [1] - [3]. Częstotliwość prądu wejściowego takich przekształtników i jednocześnie prądu pobieranego z ogniw fotowoltaicznych jest iloczynem częstotliwości przełączeń tranzystorów i liczby gałęzi występujących w przekształtniku DC/DC. W celu redukcji gabarytów i masy przekształtników, zaleca się stosowanie parzystej liczby gałęzi, przy czym w poszczególnych parach gałęzi włączane są dławiki sprzężone magnetycznie [4-7]. W niniejszej pracy przedstawiono analizę możliwości ograniczenia wartości międ[...]

Geometria uzwojeń i wyznaczanie parametrów pasożytniczych dławika o zredukowanej pojemności DOI:10.15199/48.2017.04.03

Czytaj za darmo! »

Artykuł przedstawia analityczny sposób wyznaczania pojemności pasożytniczej uzwojeń dławika wysokoczęstotliwościowego o nowej konstrukcji, umożliwiającej 10 - krotną redukcję tej pojemności w porównaniu z rozwiązaniami stosowanymi dotychczas. Dla zaproponowanej metody, w sposób szczegółowy zaprezentowano rozkład uzwojeń w oknie rdzenia i na podstawie uzyskanej geometrii przyjętego modelu elementu magnetycznego przedstawiono opis analityczny oraz wyznaczono pojemność uzwojenia. Dokonano porównania uzyskanych wyników obliczeń z wynikami pomiarów przeprowadzonych dla dławika o indukcyjności L = 1,2mH/8A, przewidzianego do pracy w przekształtniku DC/DC podwyższającym napięcie. Abstract. This paper presents an analytical method for determining parasitic capacitance of winding in high-frequency inductor, which allows 10 times reduction of this capacitance compared to traditional solutions. For the proposed method, winding distribution has been presented in detail and based on its geometry the analytical description has been presented and winding capacitance has been calculated. A comparison of the analytical results obtained from calculations with the results of measurements performed for the inductor with parameters L = 1,2mH / 8A dedicated for DC/DC boost converter has been done. (Winding geometry and determination of parasitic parameters for inductor with reduced capacitance). Słowa kluczowe: pojemność pasożytnicza uzwojeń, wysokoczęstotliwościowe elementy magnetyczne, geometria uzwojeń. Keywords: parasitic capacitance of windings, high frequency magnetic components, geometry of windings. Wstęp Wraz z coraz powszechniejszym stosowaniem w przekształtnikach energoelektronicznych elementów półprzewodnikowych mocy, wykonanych z materiałów takich jak węglik krzemu (SiC, ang. Silicon Carbide) czy azotek galu (GaN, ang. Gallium Nitride) warunki pracy elementów magnetycznych uległy znacznej zmianie. Z jednej strony, dzięki bardzo dobrym właściwoś[...]

Trójfazowy falownik quasi-Z do współpracy z baterią ogniw fotowoltaicznych - analiza symulacyjna i projekt

Czytaj za darmo! »

Artykuł przedstawia zagadnienia symulacji i projektowania modelu trójfazowego falownika typu quasi-Z (qZ), który jest przeznaczony do współpracy z baterią ogniw fotowoltaicznych o mocy 2kW. Omówiono zasadę działania układu oraz jego sterowanie przy pomocy modulacji szerokości impulsów. Podstawowe przebiegi wartości chwilowych prądów i napięć wyznaczono w drodze symulacji w pakiecie SABER. Pokazano także metody doboru parametrów elementów półprzewodnikowych i biernych z wykorzystaniem modelu symulacyjnego. Abstract. In this paper simulation and design issues of the three phase quasi-Z inverter for the photovoltaic application are presented. Operation principles of the inverter are presented as well as its pulse width modulation based control methods. Basic waveforms of the currents and voltages are obtained by SABER simulations. Methods of the semiconductor devices and passive elements are also shown in this paper. (Three-phase Zsource inverter for the photovoltaic battery - simulation analysis and design). Słowa kluczowe: falownik typu qZ, modulacja szerokości impulsów, elementy półprzewodnikowe, elementy bierne, fotowoltaika. Keywords: Z-source inverter, Pulse Width Modulation, semiconductor devices, passive elements, photovoltaics. Wstęp Klasyczny układ trójfazowego falownika typu Z został zaproponowany jako rozwiązanie do sprzęgania źródeł odnawialnych z odbiornikami lub siecią [1]. Układ ten, pokazany na rysunku 1a, posiada właściwości obniżającopodwyższające, a więc jest w stanie wytwarzać falę napięcia przemiennego o stałej amplitudzie przy napięciu wejściowym zmieniającym się w szerokim zakresie. W związku z tym rozpatrywano także jego aplikację jako falownika sprzęgającego ogniwa fotowoltaiczne [2] z siecią trójfazową. Jednak analiza zagadnienia wykazała zasadniczą wadę tego układu w takim zastosowaniu jaką jest nieciągły prąd źródła PV o znacznej wartości RMS w stosunku do wartości średniej. W praktyce przesądza to o koniec[...]

Analiza porównawcza strat mocy w trójfazowych falownikach PWM z elementami aktywnymi z węglika krzemu

Czytaj za darmo! »

W pracy dokonano estymacji strat mocy wydzielanych w kompletnych zestawach półprzewodnikowych trójfazowych przekształtników mostkowych o topologiach dwupoziomowego falownika napięcia, falownika prądu i falownika typu "Z" w przypadku, gdy łączniki tych układów są wykonane przy użyciu krzemowych tranzystorów IGBT i tranzystorów typu JFET i BJT z węglika krzemu. Uzyskane wyniki wskazują na korzystniejsze właściwości energetyczne układów z przyrządami z węglika krzemu, a także na możliwości redukcji gabarytów elementów biernych i zwiększenie wskaźnika mocy właściwej tych układów. Abstract. In this work estimations of power losses give off complete semiconductor elements on three phase bridge inverters in topologies like twolevel voltage source inverter, current source inverter and “Z" source inverter, in case that semiconductor elements of this topologies are made at using silicon IGBT transistors and silicon carbide JFET or BJT transistors were made. Results are pointing at more beneficial energy properties of inverters with silicon carbide devices, as well as to possibilities of the reduction in dimensions of passive elements and increasing the power density of this inverters. (Comparative analysis of power losses in three phase PWM inverters with Silicon Carbide active devices). Słowa kluczowe: węglik krzemu, straty mocy, trójfazowe przekształtniki energoelektroniczne, SiC-JFET, SiC-BJT. Keywords: Silicon Carbide, power losses, three phase inverters, SiC-JFET, SiC-BJT. Wstęp Dotychczasowa literatura w zakresie zastosowań przyrządów z węglika krzemu zawiera pozycje, traktujące o właściwościach łączeniowych tych przyrządów w przypadku ich wykorzystania w konkretnych aplikacjach (urządzeniach) o zróżnicowanych i nieporównywalnych parametrach. Trudno z dostępnych publikacji jednoznacznie ocenić korzyści wynikające z użycia przyrządów z węglika krzemu w przypadku, gdy należy dokonać wyboru zarówno topologii przekształtnika, jak i rodza[...]

Sterowniki bramkowe dla tranzystorów z węglika krzemu (SiC) - przegląd rozwiązań

Czytaj za darmo! »

Artykuł przedstawia przegląd rozwiązań sterowników bramkowych tranzystorów mocy z węglika krzemu. Omówiono kolejno przypadki tranzystorów złączowych (JFET): normalnie załączonych a także normalnie wyłączonych oraz sterowniki prądu bazy dla tranzystorów bipolarnych (BJT). Przedstawiono także wyniki badań eksperymentalnych - przebiegi prądów i napięć zarejestrowane w trakcie testów dwupulsowych, obrazujące procesy łączeniowe dla każdego z omawianych tranzystorów. Abstract. The paper presents an overview of the gate drive units for Silicon Carbide power transistors. Solutions for two types of Junction Field Effect Transistors: normally-on and normally-off as well as base drive units for bipolar transistors (BJTs) are described. Experimental results - waveforms of the currents and voltages recorded during double-pulse tests are presented in order to illustrate switching behavior of discussed transistors. (Gate drive units for silicon carbide power transistors - solutions overview) Słowa kluczowe: węglik krzemu, tranzystor JFET, tranzystor BJT, sterowniki bramkowe. Keywords: Silicon Carbide, JFET, BJT, gate drive units. Wstęp Wprowadzenie na rynek przyrządów półprzewodnikowych wykonanych z węglika krzemu (SiC) wiązało się z wieloma trudnościami technologicznymi, dotyczącymi wytwarzania podłóż i formowania struktur [1-5]. Skomplikowany przebieg procesu produkcyjnego rzutuje na cenę przyrządów z SiC i będzie ona zawsze wyższa niż ich odpowiedników krzemowych, co często było przyczyną poddawania w wątpliwość celowości rozwoju tej technologii. Stało się jednak faktem, że pierwszy produkt z węglika krzemu, który pojawił się kilka lat temu na rynku - dioda Schottky’ego - rozwiał wiele z tych wątpliwości. Doskonałe właściwości dynamiczne tej diody, które ograniczają łączeniowe straty mocy w przekształtnikach, okazują się być warte wyższej ceny [6-11]. Odzwierciedla to stale rosnący poziom sprzedaży tych elementów ( >70 mln VA w roku 201[...]

Projekt, budowa i badania dławika o zredukowanej pojemności pasożytniczej uzwojeń dla przekształtnika typu DC/DC

Czytaj za darmo! »

W artykule zaprezentowano nową metodę wykonywania elementów magnetycznych (dławików), charakteryzujących się zredukowaną wartością pojemności pasożytniczej uzwojeń. Przedstawiono różne metody pomiarowe tej wielkości oraz uzyskane wyniki obliczeń i pomiarów w przypadku dławika wykonanego zaproponowanym sposobem oraz w sposób klasyczny. Podano wyniki badań laboratoryjnych uwzględniających pracę obu elementów magnetycznych w układzie przekształtnika typu podwyższającego napięcie o mocy 2 kW, zbudowanego z łączników z węglika krzemu przełączanych z częstotliwością 100 kHz. Abstract. In this paper novel method of preparing magnetic components (inductors) with reduced value of parasitic capacitance was presented. Different measurement methods of that magnitude and results obtained in use them with inductor made in proposed way and classical method were shown. The paper is illustrated by results of laboratory tests taking into account co-operation two different inductors (with high and optimalized parasitic capacitance) with 2 kW boost converter, made with Silicon Carbide semiconductors working with 100 kHz. (Design, construction and tests of inductor with reduced parasitic capacitance of windings for DC/DC converter). Słowa kluczowe: pojemność pasożytnicza uzwojeń, elementy magnetyczne, węglik krzemu, przekształtnik podwyższający napięcie Keywords: parasitic capacitance, magnetic components, Silicon Carbide, boost converter. Wstęp Dzięki korzystnym właściwościom dynamicznym, wyrażającym się krótkimi czasami załączania i wyłączania oraz wynikającymi stąd małymi łączeniowymi stratami energii elementy z węglika krzemu umożliwiają budowę przekształtników, w których częstotliwości przełączeń znacznie przewyższają wartości osiągane w układach z elementami krzemowymi [1]-[5]. Szybkie procesy łączeniowe i związane z tym duże stromości prądów i napięć są przyczyną zjawisk, na które mają wpływ pasożytnicze parametry podzespołów wchodzących w skład o[...]

Sterownik bramkowy dla tranzystorów SiC pracujących w układzie mostka


  Rosnące zainteresowanie elementami z węglika krzemu, które można obserwować szczególnie w obszarze energoelektroniki już od kilkunastu lat [1-5], nasiliło się po wprowadzeniu na rynek kolejnych elementów sterowanych. Dostępność tranzystorów SiC: JFET, BJT i MOSFET już nie w formie próbek, ale elementów opisanych pełnymi danymi katalogowymi i notami aplikacyjnymi sprzyja przesunięciu akcentów z obszaru tylko i wyłącznie badań na zastosowania w przemyśle. Jednocześnie, obok wszechstronnie badanych właściwości elektrycznych tych elementów istotne stają się inne czynniki takie jak niezawodność elementów, stabilność parametrów w czasie czy przede wszystkim ich cena. Jednym z elementów, na który warto zwrócić uwagę jest tranzystor JFET o charakterystyce normalnie załączony [6-11] o relatywnie niskiej cenie i interesujących parametrach. Jest to tranzystor o identycznej strukturze jak tzw. Depletion Mode JFET o charakterystyce "normalnie załączony", jednak dzięki zwiększonemu domieszkowaniu i zmianie szerokości kanału napięcie progowe zostało przesunięte w obszar napięć dodatnich. Dzięki temu uzyskano element o charakterystyce normalnie wyłączonej (tzw. Enhanced Mode), znacznie bardziej przydatny w energoelektronice. Niestety, element w stanie przewodzenia wymaga dostarczenia prądu bramki, co czyni go z punktu widzenia sterownika podobnym do tranzystora bipolarnego. Kolejna wada tego tranzystora to duża zależność rezystancji przewodzenia od temperatury. Ponadto napięcie progowe rzędu 1-2 V powoduje dużą czułość na zakłócenia, co jest szczególnie niekorzystne, gdy tranzystor pracuje w układzie mostka. Dlatego zagadnienie sterowania tego tranzystora nie należy do najprostszych. W pracach [12-17] przedstawiono szereg rozwiązań sterowników bramkowych dla normalnie wyłączonego tranzystora SiC JFET. Można zastosować polecane przez producenta sterowniki dwustopniowe z rezystorami [12-14] lub inne proponowane w literaturze rozwiązania [15[...]

Wysokoczęstotliwościowy przekształtnik DC/DC z elementami z węglika krzemu - analiza symulacyjna DOI:10.12915/pe.2014.02.51

Czytaj za darmo! »

W pracy przedstawiono wybrane zagadnienia projektowania wielogałęziowego wysokoczęstotliwościowego przekształtnika DC/DC o charakterystyce podwyższającej napięcie, przeznaczonego do zastosowania jako sprzęg odnawialnych źródeł energii z układem trójfazowego falownika napięcia. Przedstawiono zasadę działania układu oraz podstawowe przebiegi wartości chwilowych prądów i napięć wyznaczone w drodze symulacji w pakiecie SABER. Oszacowano i porównano straty mocy w układzie w zależności od zastosowanych elementów półprzewodnikowych z węglika krzemu oraz wytypowano elementy do zastosowania w układzie rzeczywistym. Abstract. This paper presents design issues of the interleaved DC/DC boost converter aimed to link renewable energy sources and three phase voltage source inverter. Operation principles of the inverter as well as basic waveforms of the currents and voltages obtained by SABER simulations are presented. Estimation and comparison of power losses for various Silicon Carbide power devices is also shown. (High frequency DC/DC converter with Silicon Carbide devices - simulation analysis). Słowa kluczowe: przekształtnik podwyższający napięcie, węglik krzemu, straty mocy. Keywords: boost converter, Silicon Carbide, power losses. doi:10.12915/pe.2014.02.51 Wstęp Obserwowany w ostatnich latach intensywny rozwój energetyki odnawialnej i ciągły wzrost mocy zainstalowanych systemów wiąże się z potrzebą doskonalenia układów przekształtnikowych. Korzystne perspektywy w tym zakresie stwarza zastosowanie do budowy przekształtników energoelektronicznych, przyrządów półprzewodnikowych z węglika krzemu (ang. Silicon Carbide, SiC) [1]-[3]. Główną zaletą tych przyrządów są małe komutacyjne straty mocy, umożliwiające podwyższenie częstotliwości przełączeń, a stąd redukcję gabarytów i masy urządzeń przekształtnikowych budowanych przy ich użyciu. Budzi to duże zainteresowanie ze strony przemysłu, który widzi szansę wprowadzenia na rynek efektywnych energ[...]

Trójfazowy, dwupoziomowy falownik napięcia z tranzystorami Z-FET z węglika krzemu (SiC) DOI:10.12915/pe.2014.11.29

Czytaj za darmo! »

W artykule przedstawiono główne zagadnienia związane z projektowaniem, budową i badaniami trójfazowego falownika napięcia przy użyciu tranzystorów Z-FET z węglika krzemu charakteryzującego się wysoką sprawnością (>98%) i wysoką częstotliwością przełączeń (do 150kHz). Omówiono dobór warunków pracy tranzystorów, pracujących bez zewnętrznych diod zwrotnych, w kontekście miniaturyzacji układu. Przedstawiono przyjętą metodykę projektowania dla układu o mocy znamionowej S = 6 kVA. Ponadto artykuł zawiera wyniki badań laboratoryjnych falownika o cechach prototypu, który na wyjściu filtru LC wytwarza napięcie przemienne 3x400V RMS. Abstract. This paper presents the main issues related to the design, construction and tests of a three-phase voltage source inverter with Silicon Carbide MOSFETs, which is characterized by a high efficiency (>98%) and high switching frequency (up to 150kHz). The selection of the operation conditions of transistors, which are operating without external anti-parallel diodes, in the context of miniaturization of the converter was discussed and the design methodology on the example of converter with rated power S = 6 kVA was presented. Furthermore, the paper shows the results of laboratory tests of the prototype with the output voltages 3x400V RMS. (Three-phase, two-level voltage source inverter with SiC Z-FETs). Słowa kluczowe: falownik napięcia, węglik krzemu, wysoka częstotliwość przełączeń, duża sprawność energetyczna. Keywords: voltage source inverter, Silicon Carbide, high switching frequency, high efficiency. doi:10.12915/pe.2014.11.29 Wstęp Rozwój technologii wytwarzania elementów półprzewodnikowych z węglika krzemu (SiC) pozwala uzyskać nieosiągalne przy zastosowaniu elementów krzemowych parametry użytkowe układów energoelektronicznych [1]-[3]. Niewielkie wartości łączeniowych strat energii tych elementów pozwalają podwyższyć częstotliwość przełączeń, co prowadzi do redukcji wymiarów, wagi, a także kosztów elem[...]

 Strona 1  Następna strona »