Diseño de busbar para convertidores SiC de alta potencia
Autores: Chen, Zibo; Huang, Alex Q.
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
Diseño de busbar para convertidores SiC de alta potencia
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Eléctrica y Electrónica
Palabras clave
Barras colectoras
Metodologías de diseño
Basado en PCB
Carburo de silicio
Alta frecuencia
Convertidores de potencia
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 38
Citaciones: Sin citaciones
Los barras colectoras son componentes críticos que conectan subcomponentes de alta corriente y alta tensión en convertidores de alta potencia. Este documento revisa las últimas metodologías de diseño de barras colectoras y ofrece recomendaciones de diseño tanto para barras colectoras laminadas como basadas en PCB. Los dispositivos de potencia de Carburo de Silicio (SiC) conmutan a velocidades mucho más altas en comparación con los dispositivos de silicio tradicionales, lo que los hace más susceptibles a elementos parásitos dentro de la barra colectora. En convertidores SiC de alta frecuencia, el uso de cobre más grueso ofrece una mejora limitada en la capacidad de manejo de corriente de alta frecuencia debido a la reducida profundidad de piel a tales frecuencias. Sin embargo, las barras colectoras basadas en PCB ofrecen varias ventajas, incluida una inductancia de bucle reducida, una capacidad de corriente de alta frecuencia mejorada, un ensamblaje simplificado y costos más bajos. Además, permiten la integración de componentes como sensores, condensadores y resistencias, que pueden optimizar aún más el rendimiento general del sistema. Este documento también presenta diseños optimizados de barras colectoras tanto para convertidores de alta potencia SiC basados en módulos como en dispositivos discretos, comparando varios paquetes de módulos de potencia SiC y ofreciendo ideas de diseño. Finalmente, este documento muestra un inversor trifásico de 75 kW que utiliza una barra colectora basada en PCB, demostrando su potencial para lograr una alta densidad de potencia y rentabilidad en convertidores de alta potencia basados en dispositivos SiC discretos.
Descripción
Los barras colectoras son componentes críticos que conectan subcomponentes de alta corriente y alta tensión en convertidores de alta potencia. Este documento revisa las últimas metodologías de diseño de barras colectoras y ofrece recomendaciones de diseño tanto para barras colectoras laminadas como basadas en PCB. Los dispositivos de potencia de Carburo de Silicio (SiC) conmutan a velocidades mucho más altas en comparación con los dispositivos de silicio tradicionales, lo que los hace más susceptibles a elementos parásitos dentro de la barra colectora. En convertidores SiC de alta frecuencia, el uso de cobre más grueso ofrece una mejora limitada en la capacidad de manejo de corriente de alta frecuencia debido a la reducida profundidad de piel a tales frecuencias. Sin embargo, las barras colectoras basadas en PCB ofrecen varias ventajas, incluida una inductancia de bucle reducida, una capacidad de corriente de alta frecuencia mejorada, un ensamblaje simplificado y costos más bajos. Además, permiten la integración de componentes como sensores, condensadores y resistencias, que pueden optimizar aún más el rendimiento general del sistema. Este documento también presenta diseños optimizados de barras colectoras tanto para convertidores de alta potencia SiC basados en módulos como en dispositivos discretos, comparando varios paquetes de módulos de potencia SiC y ofreciendo ideas de diseño. Finalmente, este documento muestra un inversor trifásico de 75 kW que utiliza una barra colectora basada en PCB, demostrando su potencial para lograr una alta densidad de potencia y rentabilidad en convertidores de alta potencia basados en dispositivos SiC discretos.