|
Thesis
/ | ROMDOC-THESIS-2016-695 |
Contribuţii la îmbunătăţirea comutaţiei componentelor semiconductoare de putere din cadrul convertoarelor statice
Oprea, Mihai
2010-09-06
Abstract: Contribuţii la îmbunătăţirea comutaţiei componentelor semiconductoare de putere din cadrul convertoarelor statice Doctorand: Ing. Mihai Oprea Conducator stiintific: Prof. Dr. Ing. Florin Ionescu - Abstract - Lucrarea îşi propune să găsească soluţii pentru reducerea supratensiunilor de comutatie ale componentelor semiconductoare din cadrul unor convertoare statice, deci al pierderilor in comutatie incat să se obţină un randament bun al conversiei energiei. Se urmăreşte recuperarea energiei extrasă la blocarea tranzistoarelor şi reintroducerea ei în sistem într-o proporţie cât mai mare fără a suprasolicita dispozitivele semiconductoare prin supracurenţi. Se utilizează numai componente pasive în circuitul de imbunatatire al comutatiei (snubber), lucru care îi conferă convertorului robusteţe şi elimină posibilitatea unor oscilaţii de frecvenţe înalte nedorite. S-au analizat analitic pe rând cazurile circuitelor de snubber pentru imbunatatirea comutatiei la blocare: RC pentru diode, RC pentru tiristoare şi RCD pentru tranzistoare. S-au trasat curbe care dau variaţia supratensiunii la bornele diodei dotate cu circuit RC sau numai C şi s-au tras concluzii asupra modului de dimensionare a unui snubber optim. S-au trasat curbe ce descriu evoluţia tensiunii maxime şi a pantei maxime la bornele tiristoarelor protejate cu circuit RC. În cazul snubberului RCD pentru tranzistoare s-au trasat curbele ce descriu evoluţia pierderilor la blocare în funcţie de valoarea condensatorului de snubber. S-a simulat şi s-a cercetat comportarea în comutaţie a tranzistoarelor unui invertor monofazat în semipunte prevăzut cu diverse circuite de îmbunătăţire a comutaţiei: C montat pe braţul de punte cu tranzistoare, RCD montat pe braţul de punte cu tranzistoare, RCD pentru fiecare din cele două tranzistoare ale braţului. S-a efectuat un studiu pentru a se determina dacă circuitele de snubber RCD care echipează tranzistoarele invertorului in semipunte existent in cadrul sursei de tensiune continua in comutatie de tip push-pull, destinată alimentării circuitelor auxiliare ale vagoanelor CFR, este optim dimensionat. S-a propus pentru imbunatatirea performantelor sursei in comutatie, utilizarea in locul snubberelor RCD a unei variante de circuit ajutător de îmbunătăţire a comutaţiei cu recuperare de energie pentru tranzistoarele invertorului în semipunte. S-a explicat detaliat funcţionarea schemei invertorului in acest caz şi s-a simulat comportarea in comutatie a tranzistoarelor invertorului pentru diverse valori ale elementelor circuitului de imbunatatire a comutatiei cu recuperare de energie. S-a elaborat o metodă de alegere optimă a valorilor elementelor snubberului cu recuperare de energie. S-a realizat modelul experimental al sursei de tensiune continua in comutatie avand invertorul in semipunte cu tranzistoare echipate cu snubber cu recuperare de energie la care se pot modifica valorile elementelor de circuit şi s-au facut comparaţii între valorile măsurate şi cele obţinute din simulări. Prin modificarea valorilor elementelor snubberului cu recuperare de energie s-a verificat practic corectitudinea metodei elaborate de alegere optima a acestora. Schema electrică a snubberului pasiv cu recuperare de energie analizată pentru cazul invertorului in semipunte poate fi adaptată şi pentru tranzistoarele unui invertor monofazat în punte asa cum se arata în cadrul acestei lucrări. Invertoarele monofazate in semipunte si in punte se regasesc ca parti componente in cadrul multor convertoare statice de putere, deci sunt utilizate pe scara larga si este important din punctul de vedere al economiei de energie electrica, ca ele sa aiba un randament optim. Contributions to the Improvement of Power Semiconductor Commutation in Static Convertors - Abstract - This paper aimes to find solutions to reduce the switching overvoltages in the semiconductor parts of static convertors, and also to reduce the switching power losses in order to achieve good energy conversion efficiency. It aimes to recover the extracted energy at transistor blocking and to reinsert it into the system at a rate as high as possible without additional semiconductor stress through overcurrents or overvoltages. There are used only passive components in the snubber circuit, witch gives robustness to the converter and eliminates the possibility of unwanted high frequency oscillations. There were analyzed analytical one by one the cases of snubber circuits for improving the blocking switching: RC for diodes, thyristors and RCD for transistors. The were drawn curves which give the voltage variation across the diode equipped with RC circuit or only with C and it was concluded about the optimal values of a snubber. Curves were drawn discribing the evolutions of maximum voltage and maximum slope across the RC protection circuit. For RCD transistor snubbers there were drawn curves describing the evolution of losses at transistor blocking depending on the capacitor’s value. There were simulated and investigated the transistor switching of an half-bridge inverter improved with various snubber circuits: C mouted in parallel with the inverter arm, RCD circuit mounted in parallel with the inverter arm and RCD circuits mounted in parallel with each of the two transistors. It was conducted a study to determinate whether the existing RCD snubber circuit of the half-bridge inverter of type push-pull inside the dc switching power supply for auxiliary circuits of the railway wagons, is optimal designed. It was proposed to improve performance of the switching-mode power supply with half-bridge inverter, the usage of a passive snubber circuit with energy recovery insted of the existing RCD snubber circuits. It was explained in detail the scheme function and it was simulated the switching behavior of transistors in inverter for different values of circuit elements. It was developed a method for choosing optimal values of passiv snubber circuit with energy recovery. It was made a experimental model of the switching power supply with half-bridge inverter equippted with passiv snubber circuit, which can be varied. There were made a comparison between mesured values and those obtained from simulations. It was verified the accuracy of the method used to determine the optimal values. The electrical scheme of the passive energy recovery snubber in case of the analyzed half-bridge inverter can be adapted to a single-phase inverter bridge, as shown in this paper. Single-phase inverter in half-bridge and bridge are found in many static power converter, so are widely used and it is important in terms of saving energy to have an optimum yield.
Keyword(s): Electronică de putere -- Teză de doctorat ; Convertizoare statice -- Teză de doctorat ; Comutaţie electrică -- Teză de doctorat
OPAC: See record in BC-UPB Web OPAC
Full Text: see files
Record created 2016-12-09, last modified 2016-12-09
Similar records
| People who viewed this page also viewed: |
|
|
Be the first to review this document.
Start a discussion about any aspect of this document.
guest ::