Силовая электроника №1'2016

Журнал Силовая Электроника №1 за 2016 г.
Компоненты силовой электроники

Высоковольтные модули с низкой внутренней индуктивностью для следующего поколения чипов — nHPD2

Для того чтобы получить преимущества от использования полупроводниковых приборов на основе полупроводников с широкой запрещенной зоной (WBG), необходимо снизить суммарное значение паразитной индуктивности системы. Новая технология Hitachi, ориентированная на концепцию мощных высоковольтных модулей, называется next High Power Density Dual, или HPD2. Технология предлагает не только резкое сокращение внутренней индуктивности (на 75% по сравнению с обычными модулями), но и увеличение удельной мощности по сравнению с модулями F-серии, представленными Hitachi в 2014 году. Тогда компании удалось добиться повышения удельной мощности на 20% в сравнении с аналогичными компонентами. Однако модули nHPD2 обеспечивают еще более высокую плотность мощности (увеличение до 10%). Разработанная технология дополнена функцией измерения тока, которая позволяет детектировать перепад напряжения на внутренней индуктивности выводов. Хотя получить высокую точность измерения при чрезвычайно малой индуктивности модуля сложно, в данной статье предлагается новый алгоритм измерения тока с использованием внутренней индуктивности и проводится его проверка для подтверждения требуемой точности.

Источники питания

Повышающий DC/DC-конвертер в режиме чередования фаз на основе нового поколения карбидокремниевых MOSFET

Появление фотоэлектрических (PV) инверторов и электрических транспортных средств (EV) требует повышения плотности мощности и эффективности преобразователей. Карбид кремния (SiC) является одним из кандидатов, способных удовлетворить эту потребность, поэтому интерес к SiC-технологии в последнее десятилетие непрерывно растет. Повышающий преобразователь является неотъемлемой частью большинства PV-инверторов и конвертеров, используемых в электромобилях. В статье представлено новое поколение SiC MOSFET с напряжением 1200 В и током 20 А, используемых в 10-кВт повышающем преобразователе, работающем в режиме жесткого переключения с чередованием фаз на частоте до 100 кГц. Проведено сравнение по тепловым характеристикам и эффективности с высокоскоростными кремниевыми Н3 IGBT. В обоих случаях результаты показывают явное преимущество нового поколения SiC MOSFET.

Использование нелинейных структурных динамических моделей импульсных преобразователей постоянного напряжения для расчета статических характеристик

При обосновании нелинейных дискретных структурных динамических моделей импульсных преобразователей постоянного напряжения (ППН) было отмечено, что эти модели не только позволяют рассчитывать процессы в импульсных ППН, но и существенно облегчают расчет и анализ их статических характеристик. Предлагаемая статья посвящена выводу формул для расчета статических характеристик ППН с использованием их нелинейных структурных динамических моделей.

Создание высокоэффективных импульсных источников электропитания на основе квадратичного способа накопления энергии

В статье рассматривается возможность создания высокоэффективных импульсных источников электропитания резонансного накопительного типа. Приведено математическое обоснование возможности реализации подобного рода устройств. Представлены осциллограммы, снятые с действующих образцов, подтверждающие результаты исследований.

К вопросу обеспечения электропитанием научных установок и оборудования на борту самолета

В публикации рассматриваются вопросы электропитания научных установок и оборудования на борту самолетов, их практическая реализация, а также приводятся конкретные примеры применения средств электроснабжения для научных установок.

Применение программируемых источников питания для тестирования мощных лазерных диодов и светодиодов

В статье рассматриваются проблемы, возникающие при испытаниях и тестировании электротехнических параметров мощных лазерных диодов и светодиодов. Рассмотрены ключевые параметры, влияющие на выбор оборудования, режимы и способы его включения, а также приведены графики переходных процессов.

Индукционный нагрев

Схемотехническое моделирование полирезонансного источника электропитания в программе Micro-Cap 10

В статье рассмотрена схемотехническая модель полирезонансного источника электропитания (ИЭП) на основе тиристорного преобразователя частоты для индукционного нагрева металлов токами повышенной частоты с несимметричным автономным инвертором тока и выходным согласующим трансформатором. Приведен частотный анализ разработанной схемотехнической модели и изложены его результаты, позволившие определить диапазон рабочих частот колебательной нагрузки. Рассмотрен анализ установившихся процессов схемотехнической модели ИЭП, рассчитаны временные графики переходных процессов модели на интервалах от пуска и до момента выключения автономного инвертора. Приведены результаты анализа по Фурье гармонического состава выходного тока автономного несимметричного инвертора.

Электромагнитная совместимость

Защита от кондуктивных помех с помощью фильтров EPCOS

Над проблемой ЭМС долгое время не задумывались, пока не были зарегистрированы массовые сбои в банковских системах при воздействии помех. Это и привело к появлению директивы 336ЕС 89, которая обязала страны Европейского сообщества ввести единые стандарты по электромагнитной совместимости и разработать систему сертификации. В результате с 1996 года в Европе не допускается продажа технических средств без сертификата соответствия стандартам по электромагнитной совместимости.
В России до начала 2001 года обязательной сертификации по ЭМС подлежало электротехническое и электронное оборудование, включенное в соответствующий реестр. Теперь Россия приблизилась к Европе и ввела свою систему стандартов и сертификации. С появлением новых стандартов практически вся электротехническая продукция подпадает под обязательную сертификацию по ЭМС.
Рассмотрим электромагнитную совместимость полупроводниковых преобразователей электрической энергии (транзисторов), которые входят в состав блока питания разрабатываемого устройства и вносят основной вклад в составляющую помехи, излучаемой прибором.

Электроприводы

Система контроля нагрузки высоковольтных синхронных электродвигателей на основе микропроцессора STM32F407

Одним из достоинств синхронного электродвигателя является возможность получения оптимального режима по реактивной энергии. Показатели работы синхронного двигателя зависят от режима нагрузки и тока возбуждения. Для оценки функционирования и оперативного обслуживания параметров синхронных двигателей была создана система контроля параметров высоковольтных (6000 В) синхронных двигателей на основе микропроцессорного устройства.

Технологии

Мониторинг состояния трансформатора с помощью интеллектуального счетчика и катушек Роговского

Ведущий производитель измерительных систем предлагает использовать датчики тока на основе гибких катушек Роговского (RТ) компании LEM совместно с интеллектуальным счетчиком, подключенным к низковольтной части распределительного трансформатора в МV/LV-подстанции (с напряжения среднего  класса в низковольтное напряжение). Программное обеспечение интеллектуального счетчика рассчитывает с помощью тепловой и электрической модели трансформатора на основе измерения параметров низковольтной цепи (LV) температуру масла и скорость его старения, а также ток и величину протекающей в средневольтовой цепи (МV) электроэнергии. Это инновационное и экономичное решение для управления распределительной сетью, исключающее необходимость использования дополнительных датчиков в средневольтовой (MV) цепи.

Модернизация нерассеивающих демпферно-снабберных цепочек для мягкой коммутации и защиты ключей импульсных преобразователей

Предлагаются новые схемотехнические решения для улучшения массо-энергетических и надежностных характеристик демпферно-снабберных цепочек (ДСЦ), предназначенных для «мягкой» коммутации и защиты электронных ключей импульсных преобразователей (ИП). Решения защищены приоритетом РФ и представляются полезными для использования в широкой практике в области силовой электроники.

Все, что надо знать про SOA

При выборе силового ключа для конкретного применения мы анализируем массу различных факторов, но очень редко задумываемся о таком важном показателе, как область безопасной работы (Safe Operating Area, SOA). Во многом это связано с тем, что появление современных MOSFET- и IGBT-модулей, допускающих коммутацию при номинальных значениях токов и напряжений, несколько снизило актуальность SOA для обеспечения надежной работы изделия. Напомним, что в отношении биполярных транзисторов (BJT) данная характеристика имела исключительно важное значение в динамических режимах работы, где ограничения по максимальному коммутируемому току и напряжению зависели от длительности импульса. Поэтому применение биполярных ключей в мощных преобразователях класса D было невозможно без использования снабберов — цепей формирования траектории переключения.

«Ответ» на вызовы прогресса

Непрерывный прогресс в области рабочих характеристик силовых полупроводниковых компонентов порождает потребность в соответствующем усовершенствовании технологий корпусирования. Компания Infineon вот уже более двух десятилетий вносит свой вклад в эту эволюцию. Благодаря анонсированному в 2014 г. «Ответу» (The Answer) разработчики теперь могут удовлетворить самые строгие требования к преобразователям электроэнергии. В данной статье рассказывается о создании новой гибкой платформы высокой мощности и демонстрируются преимущества подхода, используемого компанией Infineon на различных этапах — от замысла продукции до глубинного анализа работы системы.

 
ПОДПИСКА НА НОВОСТИ

Оцените, пожалуйста, удобство и практичность (usability) сайта:
Хорошо
Нормально
Плохо