- عنوان کتاب: Electric Vehicle Traction Drive using Si/SiC Hybrid Switches
- نویسنده/انتشارات: C. Tan
- حوزه: صنعت خودرو, اتومبیلهای هیبریدی
- سال انتشار: 2022
- تعداد صفحه: 69
- زبان اصلی: انگلیسی
- نوع فایل: pdf
- حجم فایل: 4 مگابایت
همانطور که جهان به سمت آینده ای پایدارتر حرکت می کند، صنعت خودروسازی درصدد کاهش سهم خود از انتشار CO2 است. توسعه وسایل نقلیه الکتریکی (EV) برجسته شده است زیرا آنها انتشار CO2 قابل ملاحظه ای کمتری نسبت به خودروهای موتور احتراق داخلی دارند. یکی از اهداف تحقیق و توسعه در این زمینه، بهبود راندمان درایو کششی EV و در نتیجه افزایش برد رانندگی است. درایو کششی که انرژی الکتریکی باتری را به انرژی مکانیکی در چرخ ها تبدیل می کند، از یک اینورتر DC-AC و یک موتور الکتریکی تشکیل شده است، همانطور که در شکل 1.1 نشان داده شده است. اینورتر یکی از عوامل اصلی کاهش قدرت درایو کششی است در حال حاضر، اکثر اینورترهای تجاری EV از IGBT های مبتنی بر سیلیکون (Si) تشکیل شده اند که به دلیل استحکام، هزینه نسبتاً کم و عملکرد رسانش جریان خوب در بالا شناخته می شوند. جریان ها با این حال، استفاده از Si IGBTs در استفاده از درایوهای EV چندین اشکال دارد. با توجه به مشخصه اتصال دوقطبی، IGBTها در شرایط جریان پایین عملکرد نامناسبی دارند. علاوه بر این، در دستگاههای کلاس ولتاژ بالا، دم جریان مشاهدهشده در هنگام خاموش شدن یک IGBT ممکن است منجر به تلفات بالای سوئیچینگ شود. در واقع، چرخههای رانندگی استاندارد نشان میدهند که خودروهای برقی مصرفکننده در اکثر موارد استفاده با بار جزئی کم کار میکنند، و در این شرایط عملیاتی اینورترهای مبتنی بر IGBT عملکرد ضعیفی دارند. این نیاز به یک نیمه هادی مناسب تر از IGBT های مبتنی بر Si دارد.
نامزد دیگر برای سوئیچ اینورتر، ماسفت سیلیکون کاربید (SiC) است. در سالهای اخیر، به دلیل عملکرد سوئیچینگ عالی، ویژگی موازی آسان که امکان جابجایی توان بالاتر و مهمتر از همه، قابلیت دمای بالاتر مواد SiC را دارد، محبوبیت پیدا کرده است. ناحیه نازکتر n دوپ شده ماسفتهای SiC، دامنه ولتاژ وسیعتری را در مقایسه با ماسفتهای مبتنی بر Si ممکن میسازد و تلفات هدایت و سوئیچینگ کمتری دارند. به طور خاص، ماسفتهای SiC با قدرت بالا راندمان فوقالعادهای را در جریان کم نشان میدهند، که آنها را برای کاربرد در سیستم کشش EV از نقطه نظر کارایی بسیار مناسب میکند. اشکال عمده ماسفت SiC هزینه ساخت بالاتر و قابلیت اطمینان کمتر آن در مقایسه با اینورترهای سنتی مبتنی بر IGBT است.
هزینه به طور قابل توجهی بالاتر ماسفت SiC نیاز به یک راه حل در خطر دارد. در سال های اخیر، سوئیچ هیبریدی موازی Si IGBT و SiC MOSFET نتایج امیدوارکننده ای را نشان داده است. در این پایان نامه عملکرد این کلید هیبریدی به عنوان کلید اینورتر کششی EV مورد بررسی قرار گرفته است.
As the world moves towards a more sustainable future, the automotive industry aims to reduce its share of CO2 emissions. Development of Electric Vehicles (EV) has become prominent as they produce sub-stantially lower CO2 emissions than internal combustion engine vehicles. One of the research and development goals in this field is the improvement of the EV traction drive efficiency and the conse-quent extension of driving range. The traction drive, which converts electrical energy from the battery to mechanical energy in the wheels, consists of a DC-AC inverter and an electric motor, as shown in Figure 1.1. The inverter is a major contributor to the power loss of the traction drive Currently, the majority of the commercial EV inverters consist of Silicon (Si)-based IGBTs, which are known for robustness, relatively low cost, and good current conduction performance at high currents. There are, however, several drawbacks of using Si IGBTs in the application of EV drives. Due to the bipolar junction characteristic, IGBTs have unsatisfactory performance at low current conditions. Additionally, in high voltage class devices, the current tail observed during an IGBT’s turn-off may result in high switching losses. In fact, standardized driving cycles demonstrate that consumer EVs operate at low partial load during the majority of its use, and in these operating conditions IGBT-based inverters perform poorly. This calls for a better suited semiconductor than the Si-based IGBTs.
Another candidate for the inverter switch is the Silicon Carbide (SiC) MOSFET. In recent years, it has gained popularity due to its excellent switching performance, easy paralleling feature which enables higher power handling, and above all, the higher temperature capability of the SiC material. The thinner n-doped region of SiC MOSFETs enables wider voltage ranges compared to the Si-based MOSFETs and have lower conduction and switching losses. In particular, high power SiC MOSFETs show outstanding efficiency at low current, which makes them highly suitable for application in an EV traction system from an efficiency standpoint. The major drawback of the SiC MOSFET is its higher manufacturing cost and lower reliability in comparison to the traditional IGBT-based inverters.
The significantly higher cost of the SiC MOSFET calls for a compromised solution. In recent years, the Si IGBT and SiC MOSFET paralleled hybrid switch has shown promising results. In this thesis, this hybrid switch is examined for its performance as the switch for EV traction inverter.
این کتاب را میتوانید از لینک زیر بصورت رایگان دانلود کنید:
Download: Electric Vehicle Traction Drive using Si/SiC Hybrid Switches
نظرات کاربران