26404

شبيه¬سازي و تحليل عملكرد الكتريكي كليدهاي ماسفت سيليكان كاربيد مورد استفاده در اينورتر سيستم پيشرانه خودروهاي الكتريكي

كارشناسي ارشد

مهندسي برق

1398

1400/12/24

دكتر داود عرب خابوري

مهدسي برق

يكي از عوامل موثر در عملكرد اينورترها، استفاده از روش مدولاسيون مناسب است. در بسياري از مقالات به منظور استفاده حداكثري از ظرفيت اينورترها، استفاده از روش مدولاسيون بردار فضايي پيشنهاد شده است. روش مدولاسيون بردار فضايي، شامل روش¬هاي مختلف پيوسته و ناپيوسته مي¬باشد كه مي¬توانند تحت نواحي مدولاسيون خطي و يا غير خطي(استفاده حداكثري از ظرفيت مدولاسيون بردار فضايي) مورد استفاده قرار گيرند. يكي از مهم¬ترين چالش¬ها براي روش¬هاي مذكور، كليدزني به ازاي لحظاتي است كه جريان بيشترين مقدار خود را دارد؛ از اين رو در اين تحقيق به منظور رفع مشكل روش¬هاي بيان شده، الگوريتم كليدزني پيشنهاد شده است كه به ازاي آن مي¬توان مقدار بيشينه جريان را ره¬گيري نموده و الگوريتم كليدزني در هر لحظه به گونه¬اي تغيير يابد كه به ازاي اين لحظات كليدزني صورت نگيرد؛ با استفاده از اين روش مي¬توان تلفات ناشي از كليدزني را كاهش داد. با استفاده از روش مدولاسيون پيشنهادي، بزرگترين مولفه¬هاي هارمونيكي حول فركانس كليدزني قرار خواهند گرفت؛ اما اين در حالي است كه بزرگترين مولفه¬هاي هارمونيكي براي روش پيوسته دو برابر فركانس كليدزني خواهند بود. با توجه به پيشرفت كليد¬هاي نيمه¬هادي با شكاف باند عريض در سال¬هاي اخير، تحقيقات صوت گرفته برتري اين نوع كليدها را از نظر قابليت افزايش فركانس كليدزني و دمايي نسبت به كليد¬هاي سيليكاني متداول نشان مي¬دهد؛ با توجه به ويژگي¬هاي مذكور كليدهاي سيليكان كاربيد و از طرفي قرار گرفتن بزرگ¬ترين مولفه¬ هارمونيكي روش پيشنهادي حول فركانس سوئيچينگ، در اين تحقيق از اينورتر دو سطحي سه فاز مبتني بر كليدهاي سيليكان كاربيد استفاده شده است. با توجه به شبيه¬سازي¬هاي انجام شده، با استفاده از روش مدولاسيون پيشنهادي مي¬توان تلفات ناشي از كليدزني را نسبت به روش¬هاي پيوسته و ناپيوسته متداول به ترتيب تا 50 و 18 درصد كاهش داد.

1401/02/03

Simulation and analysis Electrical Performance of SiC MOSFETs Used in Inverter of Vehicular Propulsion Systems

1/1/1900 12:00:00 AM

One of the practical factors in the performance of inverters is using an appropriate modulation method. In many papers, to maximize the capacity of inverters, the use of the space vector modulation method has been suggested. The space vector modulation method includes various continuous and discontinuous methods that can be used under linear or non-linear modulation areas (maximum use of space vector modulation capacity). One of the most critical challenges for these methods is switching for the moment when the current has the maximum value. Therefore, in this research, to solve the problem of the mentioned methods, a switching algorithm has been proposed that the maximum amount of current can be tracked, and the switching algorithm can be changed at any time in such a way that switching is not performed at these moments; switching losses can be reduced. Using the proposed modulation method, the largest harmonic components will be placed around the switching frequency; however, the largest harmonic components for the continuous method will be twice the switching frequency. Due to the development of semiconductor switches with wide band gap in recent years, research shows the superiority of this type of switch in terms of the ability to increase the switching frequency and temperature compared to conventional silicon switches; According to the mentioned characteristics of silicon carbide switches and on the other hand, the location of the largest harmonic component of the proposed method around the switching frequency, in this research, a three-phase two-phase inverter based on silicon carbide switches has been used. According to the simulations performed using the proposed modulation method, the losses due to switching compared to the conventional continuous and discontinuous methods can be reduced by up to 50 and 18%, respectively.

خودرو الكتريكي , كليدهاي ماسفت سيليكان كاربيد , مدولاسيون بردار فضايي پيوسته , مدولاسيون بردار فضايي ناپيوسته , مدولاسيون بردار فضايي ناپيوسته با در نظر گرفتن ضريب توان

Electric vehicle , MOSFET silicon carbide switches , Continuous space vector modulation , Discontinuous space vector modulation , Discontinuous space vector modulation considering power factor

Milad Bagheri Sadr

Davood Arab Khaburi