Evaluación de rendimiento de inversores de dos niveles basados en SiC con estrategias PWM basadas en portadora generalizadas en aplicaciones de accionamiento de motores
Autores: Lin, Hedi; Xu, Junzhong
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2022
Acceso abierto
Artículo científico
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Eléctrica y Electrónica
Palabras clave
Carburo de silicio
MOSFETs
Eficiencia de conversión de energía
Gestión térmica
Ahorro de energía
Técnicas de modulación de ancho de pulso
Licencia
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Citaciones: Sin citaciones
Actualmente, los MOSFET de carburo de silicio (SiC) tienen un coste varias veces mayor que los equivalentes IGBT de silicio (Si); sin embargo, las mejoras en la eficiencia de conversión de energía, la simplificación de la gestión térmica y el ahorro energético en general aportan las ventajas de un menor coste total de propiedad. La implementación de técnicas de PWM discontinuas (DPWM) para controlar la unidad de motor trae reducciones adicionales en las pérdidas de conmutación del semiconductor; sin embargo, la mayoría de las técnicas existentes tienen un rendimiento limitado en la región de sujeción optimizada, especialmente en un factor de potencia bajo, que es una condición de operación común para las unidades de motor que emplean el control ampliamente utilizado, especialmente en condiciones de carga parcial o baja. Este documento evalúa el rendimiento de una unidad de motor de inversor de fuente de voltaje de dos niveles (2L-VSI) basada en SiC operada con métodos de PWM basados en portadores generalizados. Se realizan análisis teóricos y mediciones experimentales en un prototipo de 2,2 kW de 2L-VSI sin disipador de calor y máquina de inducción, que demuestra que la técnica de PWM mínima de pérdidas de conmutación (MSL-DPWM) es la solución más favorable en la práctica en términos de la eficiencia de conversión de energía alcanzable y las distorsiones armónicas, y también produce la menor corriente de modo común, lo cual es crítico en unidades de motor.
Descripción
Actualmente, los MOSFET de carburo de silicio (SiC) tienen un coste varias veces mayor que los equivalentes IGBT de silicio (Si); sin embargo, las mejoras en la eficiencia de conversión de energía, la simplificación de la gestión térmica y el ahorro energético en general aportan las ventajas de un menor coste total de propiedad. La implementación de técnicas de PWM discontinuas (DPWM) para controlar la unidad de motor trae reducciones adicionales en las pérdidas de conmutación del semiconductor; sin embargo, la mayoría de las técnicas existentes tienen un rendimiento limitado en la región de sujeción optimizada, especialmente en un factor de potencia bajo, que es una condición de operación común para las unidades de motor que emplean el control ampliamente utilizado, especialmente en condiciones de carga parcial o baja. Este documento evalúa el rendimiento de una unidad de motor de inversor de fuente de voltaje de dos niveles (2L-VSI) basada en SiC operada con métodos de PWM basados en portadores generalizados. Se realizan análisis teóricos y mediciones experimentales en un prototipo de 2,2 kW de 2L-VSI sin disipador de calor y máquina de inducción, que demuestra que la técnica de PWM mínima de pérdidas de conmutación (MSL-DPWM) es la solución más favorable en la práctica en términos de la eficiencia de conversión de energía alcanzable y las distorsiones armónicas, y también produce la menor corriente de modo común, lo cual es crítico en unidades de motor.