Diseño matemático y análisis de inversores trifásicos: diferentes tecnologías de semiconductores de brecha ancha y selección de condensador de enlace CC
Autores: Tawfiq, Kotb B.; Mansour, Arafa S.; Sergeant, Peter
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
2023
Diseño matemático y análisis de inversores trifásicos: diferentes tecnologías de semiconductores de brecha ancha y selección de condensador de enlace CC
Categoría
Matemáticas
Subcategoría
Matemáticas generales
Palabras clave
Diseño matemático
Inversores trifásicos
Tecnologías de semiconductores de banda ancha
SiC MOSFETs
Si IGBTs
Eficiencia.
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 25
Citaciones: Sin citaciones
Este documento presenta un diseño matemático y análisis de inversores trifásicos utilizados en aplicaciones de accionamiento eléctrico como aeroespacial, vehículos eléctricos y aplicaciones de bombeo. Se consideran diferentes tecnologías de semiconductores de ancho de banda amplio (WBG) en este análisis. Utilizando MOSFET de SiC y IGBT de Si, se desarrollan dos sistemas de accionamiento para mostrar la mejora en la eficiencia del inversor. La eficiencia, las pérdidas totales de los sistemas de accionamiento y las pérdidas de potencia de los dos inversores se calculan y comparan para ambos sistemas de accionamiento en la misma condición de funcionamiento. El sistema de accionamiento con MOSFET de SiC muestra un rendimiento mucho mejor en comparación con el sistema de accionamiento con IGBT de Si. El sistema de MOSFET de SiC proporciona una reducción del 59,39%, 86,13% y 29,76% en las pérdidas de conducción, pérdidas de conmutación y pérdidas totales del accionamiento, respectivamente, en comparación con el sistema de IGBT de Si. La eficiencia del sistema de MOSFET de SiC es un 2,46% pu más alta que la eficiencia del sistema de accionamiento con IGBT de Si. Además, este documento presenta un análisis detallado de las ondulaciones de voltaje y corriente de enlace de CC en inversores trifásicos. Además, se investiga el capacitor mínimo de enlace de CC necesario para hacer frente a la corriente y voltaje de ondulación. Finalmente, se prueba experimentalmente el rendimiento del accionamiento con IGBT de Si bajo diferentes velocidades de funcionamiento y cargas.
Descripción
Este documento presenta un diseño matemático y análisis de inversores trifásicos utilizados en aplicaciones de accionamiento eléctrico como aeroespacial, vehículos eléctricos y aplicaciones de bombeo. Se consideran diferentes tecnologías de semiconductores de ancho de banda amplio (WBG) en este análisis. Utilizando MOSFET de SiC y IGBT de Si, se desarrollan dos sistemas de accionamiento para mostrar la mejora en la eficiencia del inversor. La eficiencia, las pérdidas totales de los sistemas de accionamiento y las pérdidas de potencia de los dos inversores se calculan y comparan para ambos sistemas de accionamiento en la misma condición de funcionamiento. El sistema de accionamiento con MOSFET de SiC muestra un rendimiento mucho mejor en comparación con el sistema de accionamiento con IGBT de Si. El sistema de MOSFET de SiC proporciona una reducción del 59,39%, 86,13% y 29,76% en las pérdidas de conducción, pérdidas de conmutación y pérdidas totales del accionamiento, respectivamente, en comparación con el sistema de IGBT de Si. La eficiencia del sistema de MOSFET de SiC es un 2,46% pu más alta que la eficiencia del sistema de accionamiento con IGBT de Si. Además, este documento presenta un análisis detallado de las ondulaciones de voltaje y corriente de enlace de CC en inversores trifásicos. Además, se investiga el capacitor mínimo de enlace de CC necesario para hacer frente a la corriente y voltaje de ondulación. Finalmente, se prueba experimentalmente el rendimiento del accionamiento con IGBT de Si bajo diferentes velocidades de funcionamiento y cargas.