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IGBT modules with anti-parallel FWDs are widely used in inductive load switching power applications, such as motor drive applications. Nowadays there is a continuous effort to increase the efficiency of such systems by decreasing their switching losses. This paper addresses the problems arising in the turn-on process of an IGBT working in hard-switching conditions. A method is proposed which achieves – contrary to most other approaches – a high switching speed and, at the same time, a low peak reverse-recovery current. This is done by applying an improved gate current waveform that is briefly lowered during the turn-on process. The proposed method achieves low switching losses. Its effectiveness is demonstrated by experimental results with IGBT modules for 600V and 1200V.
This paper addresses the turn-on switching process of insulated-gate bipolar transistor (IGBT) modules with anti-parallel free-wheeling diodes (FWD) used in inductive load switching power applications. An increase in efficiency, i.e. decrease in switching losses, calls for a fast switching process of the IGBT, but this commonly implies high values of the reverse-recovery current overshoot. To overcome this undesired behaviour, a solution was proposed which achieves an independent control of the collector current slope and peak reverse recovery current by applying a gate current that is briefly turned negative during the turn-on process. The feasibility of this approach has already been shown, however, a sophisticated control method is required for applying it in applications with varying currents, temperature and device parameters. In this paper a solution based on an adaptive, iterative closed-loop ontrol is proposed. Its effectiveness is demonstrated by experimental results from a 1200 V/200A IGBT power module for different load currents and reverse-recovery current overshoots.
An experimental study of a zero voltage switching SiC boost converter with an active snubber network
(2015)
This paper presents a quasi-resonant, zero voltage switching (ZVS) SiC boost converter for an output power of up to 10 kW. The converter is realized with an easily controllable active snubber network that allows a reduction of switching losses by minimizing the voltage stress applied to the active switch. With this approach, an increase of the switching frequency is possible, allowing a reduction of the system size. Experiments show a maximum converter efficiency up to 99.2% for a switching frequency of 100 kHz. A second version of the converter enables a further size reduction by increasing the switching frequency to 300 kHz while still reaching a high efficiency up to 98.4 %.
Die anwendungsneutrale und vorsorgliche Verkabelung gibt es bereits seit über 25 Jahren. Die Materie ist zunehmend komplexer geworden. Das ursprünglich für die informationstechnische Vernetzung von Büros vorgesehene Konzept hat sich mit den Jahren auf weitere Anwendungsbereiche, z. B. in Rechenzentren und in industriell oder privat genutzten Bereichen ausgeweitet. Dabei hat jeder Anwendungsbereich neben einem allgemeinen Anforderungsprofil auch ein eigenes, spezifisches Regelwerk. Aufgrund der fortschreitenden Digitalisierung ist zudem eine ständige technologische Anpassung und Weiterentwicklung des Leistungsvermögens vonnöten. Vor diesem Hintergrund wird es zunehmend schwierig, die umfangreichen Normenwerke zu lesen, im Zusammenspiel zu begreifen und optimal anzuwenden.
Und genau hier setzt das Buch an! In dem vorliegenden Buch wird die Kommunikationskabelanlage von der Idee über die Planung, die Spezifizierung, Realisierung, Inbetriebnahme bis hin zur Wartung anschaulich und im Zusammenhang erläutert. Kernstück ist die Vorstellung und Beschreibung der aktuellen Normenreihen DIN EN 50173 (VDE 0800-173) und DIN EN 50174 (VDE 0800-174). Nachdem zunächst auf die Standortvoraussetzungen eingegangen wird, folgen die allgemeinen und spezifischen Anforderungen an informationstechnische Verkabelungen und die verwendeten Komponenten, Kabel bzw. Steckverbinder und zu guter Letzt die Planung, Spezifizierung, Umsetzung und messtechnische Bewertung der Installation. Den Autoren ist es dabei ein Anliegen, nicht nur das Grundverständnis zu den relevanten Anforderungsprofilen zu vermitteln, sondern auch den Blick für den Gesamtzusammenhang, beispielsweise zur Zukunftssicherheit und zum Einfluss unterschiedlicher Umweltbedingungen auf die Auslegung der Verkabelungskomponenten, zu behalten.
Dieses Handbuch vermittelt die notwendigen EMV-Maßnahmen - von der Planungsphase bis zur Fertigstellung und CE-Kennzeichnung, vom Gerät bis zur großflächigen ortsfesten Anlage. Der Schwerpunkt des Buches liegt in der Berücksichtigung technischer und gesetzlicher Anforderungen und deren wirtschaftlicher Umsetzung zur Sicherstellung der EMV. Es ist als praxisorientierte Hilfestellung in der täglichen Arbeit gedacht unter Berücksichtigung des aktuellen Standes der Normung.
Einführend werden die Grundlagen der EMV behandelt. Es folgen EMV-Grundmaßnahmen wie Massung, Erdung, Potentialausgleich, Filterung, Schirmung und Verkabelung. Mit der EMV-Planung wird eine Methodik zur Sicherstellung der EMV vorgestellt. Aufgezeigt werden besonders die EMV Maßnahmen in Gebäuden und Anlagen.
Den Übergang zu Gesetzgebung und zur Normung für die CE-Kennzeichnung stellen die normativen Anforderungen an Geräte dar. Anwendungsbeispiele zu drehzahlveränderlichen Antrieben, zu Bahnfahrzeugen und zu anwendungsneutralen Kommunikationskabelanlagen vertiefen die EMV-Maßnahmen. Die Thematik "EMV & Funktionale Sicherheit" rundet das Werk ab.
Offshore-Windenergie wird global zunehmend intensiver ausgebaut. Auch die deutsche Bundesregierung hat die Ausbauziele auf 30 GW installierte Leistung bis 2030 erhöht, von derzeit ca. 8 GW. Wie kann die deutsche Offshore-Windenergiebranche dies erreichen und was bedeutet das für ihre Zulieferer und Dienstleister? Vier Szenarien beschreiben mögliche Zukünfte. Technischer Fortschritt entlang der gesamten Wertschöpfungskette, Lieferkettensicherheit, Regulatorik sowie Fachkräfteverfügbarkeit sind die kritischen Erfolgsfaktoren.
Nowadays robust, energy-efficient multisensor microsystems often come with heavily restricted power budgets and the characteristic of remaining in certain states for a longer period of time. During this time frame there is no continuous clock signal required which gives the opportunity to suspend the clock until a new transition is requested. In this paper, we present a new topology for on-demand locally clocked finite state machines. The architecture combines a local adaptive clocking approach with synchronous and asynchronous components forming a quasi synchronous system. Using adaptive and local clocking comes with the advantages of reducing the power consumption while saving design effort when no global clock tree is needed. Combining synchronous and asynchronous components is beneficial compared to previous fully asynchronous approaches concerning the design restrictions. The developed topology is verified by the implementation and simulation of a temperature-ADC sensor system realized in a 180 nm process.
In diesem Artikel wird ein neu entwickeltes Werkzeug zur Dimensionierung von Bonddrähten im ASIC-Entwurf vorgestellt. Die Berücksichtigung aller Einflussfaktoren erlaubt eine gegenüber Handrechnungen optimierte Auslegung der Bondanordnung. Dies ermöglicht zum einen die Absicherung gegen Degradationseffekte bis hin zum Durchbrennen und garantiert so die Zuverlässigkeit über die gesamte Lebensdauer. Zum anderen wird eine aus Zuverlässigkeitserwägungen resultierende Überdimensionierung vermieden.
Das Werkzeug erlaubt die Kalkulation aller für die Auslegung von Bonddrähten relevanten Parameter. Je nach Kontext der Aufgabenstellung lassen sich die Stromtragfähigkeit für Dauerstrom oder Pulsstrombelastung, kritische Temperaturen oder die maximale Bonddrahtlänge als Ausgabegrößen berechnen. Durch diese Flexibilität und die benutzerfreundliche Integration in eine industrielle Entwicklungsumgebung ist der „Bond-Rechner“ im gesamten Entwurfsverlauf einsetzbar und leistet wertvolle Hilfestellung von ersten Abschätzungen in frühen Entwurfsphasen bis hin zur abschließenden Verifikation.
Der Erfolg der Energiewende in Deutschland setzt eine zunehmende Anzahl an dezentralen elektrischen Erzeugungsanlagen (EZA) voraus. Diese dezentralen EZA, wie Photovoltaikanlagen oder Blockheizkraftwerke, bringen für Verteilnetzbetreiber große Herausforderungen mit sich. Im Rahmen des geförderten Forschungsprojekts „Demonstrator Automatisierte Kabelverteil (KV) als Alternative zum regelbaren Ortsnetztransformator (DEMO rONT-Alternative)“ wurde ein neuer Ansatz für die Lösung der bestehenden Problematik erforscht. Dieser besteht in der aktiven Änderung der Topologie der Netzgebiete je nach elektrischer Last und PV-Einspeisung (Trennstellenverlagerung).
Verteilnetzbetreiber müssen verschiedene Maßnahmen ergreifen, um den Herausforderungen der zunehmenden Installation dezentraler Erzeugungsanlagen zu begegnen. Die meisten dieser Maßnahmen führen zwar zur Einhaltung der Spannungsgrenzwerte, sie läsen jedoch nicht das Problem der Rückspeisung in die überlagerte Netzebene und die damit verbundenen Leistungsverluste. Im Projekt „Demo-rONT-Alternative“ wurde ein Prototyp für einen fernsteuerbaren Kabelverteiler entwickelt, um die Trennstellenverschiebung automatisiert durchführen zu können.