Publicação
Caracterização elétrica de barramentos laminados para DC-links
| Resumo: | O crescente desenvolvimento de soluções para mobilidade elétrica e para a geração distribuída de energia elétrica, como a fotovoltaica, leva à procura por circuitos de eletrónica mais baratos, mais leves, mais eficientes e mais robustos. Os transístores de potência com tecnologias baseadas em Silicon Carbide (SiC) e Gallium Nitride (GaN) são resultado dessa evolução, suportando condições mais severas e alcançando níveis mais altos de eficiência através de perdas reduzidas durante a sua comutação, sendo esta mais rápida, de muitas dezenas a centenas de kHz. O aumento da frequência de operação torna ainda mais rigorosos os requisitos sobre elementos parasitas, em particular a indutância parasita inerente ao banco de condensadores que constitui o DC-link dos inversores. Em aplicações atualmente em desenvolvimento, esses requisitos têm sido geralmente abaixo de 10 nH e até “sub-nano” para aplicações específicas. Ao longo deste documento, será discutida em profundidade a indutância parasita de condensadores de filme implantados como DC-links, como descrevê-los através de um modelo matemático (melhorando o tempo de desenvolvimento de novos produtos) e soluções de desenho para minimizar a sua indutância equivalente. Estas soluções são validadas com a construção de amostras reais testadas em laboratório. No decurso da dissertação, na Vishay Eletrónica Portugal (VEP), foi elaborado um estudo relativo aos DC-links com condensadores de filme de baixa indutância. Foi criado um modelo de cálculo de indutância de acordo com a geometria dos conjuntos de condensadores, e ainda um conjunto de diretivas para orientar a futura construção dos conjuntos de condensadores. Foram desenhados oito protótipos de DC-link, através dos ferramentas de software SolidWorks e Paint3D que foram posteriormente construídos na Vishay, com o objetivo de verificar a influência da utilização dos princípios de mitigação de indutância e a fiabilidade do modelo de cálculo elaborado. Foram obtidos resultados experimentais que permitiram elaborar um artigo que descreve o trabalho realizado pelo autor ao longo da dissertação de mestrado. |
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| Autores principais: | Costa, Tiago Daniel Meireles da |
| Assunto: | Circuito equivalente Condensadores de filme DC-link Indutância parasita Inversores Equivalent circuit Film capacitors Inverters Parasitic inductance Engenharia e Tecnologia::Engenharia Eletrotécnica, Eletrónica e Informática |
| Ano: | 2022 |
| País: | Portugal |
| Tipo de documento: | dissertação de mestrado |
| Tipo de acesso: | acesso aberto |
| Instituição associada: | Universidade do Minho |
| Idioma: | português |
| Origem: | RepositóriUM - Universidade do Minho |
| Resumo: | O crescente desenvolvimento de soluções para mobilidade elétrica e para a geração distribuída de energia elétrica, como a fotovoltaica, leva à procura por circuitos de eletrónica mais baratos, mais leves, mais eficientes e mais robustos. Os transístores de potência com tecnologias baseadas em Silicon Carbide (SiC) e Gallium Nitride (GaN) são resultado dessa evolução, suportando condições mais severas e alcançando níveis mais altos de eficiência através de perdas reduzidas durante a sua comutação, sendo esta mais rápida, de muitas dezenas a centenas de kHz. O aumento da frequência de operação torna ainda mais rigorosos os requisitos sobre elementos parasitas, em particular a indutância parasita inerente ao banco de condensadores que constitui o DC-link dos inversores. Em aplicações atualmente em desenvolvimento, esses requisitos têm sido geralmente abaixo de 10 nH e até “sub-nano” para aplicações específicas. Ao longo deste documento, será discutida em profundidade a indutância parasita de condensadores de filme implantados como DC-links, como descrevê-los através de um modelo matemático (melhorando o tempo de desenvolvimento de novos produtos) e soluções de desenho para minimizar a sua indutância equivalente. Estas soluções são validadas com a construção de amostras reais testadas em laboratório. No decurso da dissertação, na Vishay Eletrónica Portugal (VEP), foi elaborado um estudo relativo aos DC-links com condensadores de filme de baixa indutância. Foi criado um modelo de cálculo de indutância de acordo com a geometria dos conjuntos de condensadores, e ainda um conjunto de diretivas para orientar a futura construção dos conjuntos de condensadores. Foram desenhados oito protótipos de DC-link, através dos ferramentas de software SolidWorks e Paint3D que foram posteriormente construídos na Vishay, com o objetivo de verificar a influência da utilização dos princípios de mitigação de indutância e a fiabilidade do modelo de cálculo elaborado. Foram obtidos resultados experimentais que permitiram elaborar um artigo que descreve o trabalho realizado pelo autor ao longo da dissertação de mestrado. |
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