Active Voltage Balancing of Series-connected SiC MOSFETs Enabling Safe Operation under Various Turn-off of MV SRDAB Conditions
W niniejszym artykule przedstawiono ocenę skuteczności metody aktywnego równoważenia napięć przy szeregowo połączonych tranzystorach SiC MOSFET zastosowanych w średnionapięciowym, dwukierunkowym, przekształtniku rezonansowym typu Dual Active Bridge (ang. SRDAB), przeznaczonym do współpracy z bateryjnym magazynem energii (ang. BES). Jak wykazano w badaniach symulacyjnych, podczas standardowego ładowania i rozładowania BES napięcie baterii ulega zmianom, co wymusza różne warunki wyłączania szeregowo połączonych tranzystorów SiC MOSFET w układzie SRDAB — prąd przełączania może być dodatni (twarde wyłączanie), zbliżony do 0 A (wyłączanie przy zerowym prądzie, ang. ZCS) lub ujemny (wyłączanie przy zerowym napięciu, ang. ZVS). W celu zapewnienia skutecznej metody równoważenia napięć przeprowadzono kompleksową analizę wszystkich wymienionych przypadków wyłączania, wskazując główne źródła nierównomiernego rozkładu napięć. Aby uzyskać wyrównywanie napięć pomiędzy szeregowo połączonymi tranzystorami w szerokim zakresie pracy, zaproponowano połączenie techniki aktywnego opóźniania sygnałów bramkowych z niewielkimi, zewnętrznymi kondensatorami SMD. Przedstawiono również prostą i skuteczną metodę doboru wartości tychże kondensatorów. Ostatecznie skuteczność zaproponowanej metody równoważenia napięć przy szeregowym połączeniu tranzystorów SiC MOSFET została pomyślnie zweryfikowana na prototypie przekształtnika SRDAB o mocy 10 kW — zapewniono równomierny rozkład napięć na szeregowo połączonych tranzystorach, a dodatkowe straty mocy wprowadzone przez układ wyrównujący napięcia okazały się pomijalne.
Artykuł:
IEEE Transactions on Power Electronics
Autorzy z PW:
Przemysław Trochimiuk, Rafał Miśkiewicz, Shirin Askari Abolverdi, Jacek Rąbkowski
Rok wydania: