High Power Density Hybrid Si-WBG Type of Converters for high Performance High Density Electric Motor Drives Applications

适用于高性能高密度电机驱动应用的高功率密度混合 Si-WBG 类型转换器

• 批准号: 561247-2020
• 负责人: AlHaddad, Kamal
• 金额: $ 5.83万
• 依托单位: École de technologie supérieure
• 依托单位国家: 加拿大
• 项目类别: Alliance Grants
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 加拿大
• 起止时间: 2021-01-01 至 2022-12-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://www.nserc-crsng.gc.ca/ase-oro/Details-Detailles_eng.asp?id=721944
• 关键词: Power; Density; Hybrid; Si; WBG

Power electronic converters (PECs) are a prevalent and most efficient technology for AC to DC power conversion and vice versa. They are used in every industry, from electric vehicle (EV) chargers, to variable-speed motor drives, heating, ventilation, and air conditioning (HVAC) systems, and so on where more than 70% of the produced energy transferred and converted by utilizing these devices. This research project introduces new concept of scalable power electronic converters technology. This new approach allows for integrating enhanced high power density and high efficiency hybrid wide bandgap (WBG) based multilevel power electronic converter configurations adding to it the flexibility which permit to increase the power rating and resiliency of the overall power conversion system. Moreover, proper paralleling of several converters necessitates special control and modulation techniques to eliminate or mitigate circulating current and equal power sharing between inverters. Novel control techniques and modulation methods for paralleled inverters for providing fast transient response, equal power sharing between the paralleled inverters, minimizing circulating current, ensuring therefore reliable, flexible, and redundant control are required. Accordingly, the objective of this research project can be summarized as follows. First, a fully industrial high-power density and high efficiency three-phase hybrid WBG based multilevel power electronic converter cell (MPECC) including all passive and active components with volumetric power density higher than 4 kW/dm3 and efficiency higher than 98.5% will be developed. Then, a scalable modular bidirectional back-to-back multilevel converter comprising two different parallel configurations of MPECCs will be developed.#(cr)#(lf)Les convertisseurs électroniques de puissance (PEC) sont une technologie répandue et la plus efficace pour la conversion de courant alternatif en courant continu et vice versa. Ils sont utilisés dans toutes les industries, des chargeurs de véhicules électriques (VE) aux entraînements à vitesse variable, aux systèmes de chauffage, de ventilation et de climatisation (CVC), etc. Plus de 70% de l'énergie produite est transférée et convertie en utilisant ces convertisseurs. Ce projet de recherche introduit un nouveau concept de technologie de convertisseurs électroniques de puissance évolutifs. Cette nouvelle approche permet d'intégrer des configurations de convertisseur électronique de puissance multiniveaux à haute densité de puissance et à haute efficacité. Cette approche permet d'ajouter de la flexibilité qui permet d'augmenter la puissance nominale et la résilience du système de conversion de puissance global. De plus, une mise en parallèle correcte de plusieurs convertisseurs nécessite des techniques de commande et de modulation spéciales pour éliminer ou atténuer le courant de circulation et le partage égal de la puissance entre les onduleurs. De nouvelles techniques de contrôle et méthodes de modulation pour les onduleurs en parallèle pour fournir une réponse transitoire rapide, un partage de puissance égal entre les onduleurs en parallèle, minimisant le courant de circulation, garantissant par conséquent un contrôle fiable, flexible et redondant. En conséquence, l'objectif de ce projet de recherche peut être résumé comme suit. Premièrement, une cellule de conversion électronique de puissance à plusieurs niveaux (MPECC) entièrement industrielle à haute densité de puissance et à haut rendement hybride triphasée basée sur le WBG, comprenant tous les composants passifs et actifs avec une densité de puissance volumétrique supérieure à 4 kW / dm3 et un rendement supérieur à 98,5% sera développée. Ensuite, un convertisseur multiniveau dos à dos bidirectionnel modulaire évolutif comprenant deux configurations parallèles différentes de MPECC sera développé.

电力电子转换器（佩奇）是用于AC到DC电力转换的普遍且最有效的技术，反之亦然。它们被用于各个行业，从电动汽车（EV）充电器到变速电机驱动器，加热，通风和空调（HVAC）系统等，其中超过70%的生产能量通过利用这些设备进行转移和转换。本研究计画引进可扩充电力电子转换器技术的新概念。这种新方法允许集成增强的高功率密度和高效率的基于混合宽带隙（WBG）的多级电力电子转换器配置，从而为其增加了灵活性，这允许增加整个电力转换系统的额定功率和弹性。此外，几个转换器的适当并联需要特殊的控制和调制技术来消除或减轻逆变器之间的环流和相等的功率共享。需要新颖的控制技术和调制方法来提供快速的瞬态响应、在PWM逆变器之间的相等功率共享、最小化环流，从而确保可靠、灵活和冗余的控制。因此，本研究项目的目标可以概括如下。首先，将开发完全工业化的高功率密度和高效率的基于三相混合WBG的多电平电力电子转换器单元（MPECC），其包括体积功率密度高于4 kW/dm 3且效率高于98.5%的所有无源和有源组件。然后，将开发一种可扩展的模块化双向背靠背多电平转换器，包括两种不同的MPECC并联配置。(cr)#（如果）电力转换器（PEC）是一种技术，可以在继续转换时更有效地进行交替转换，反之亦然。Ils sont utilisés dans toutes les industries，des chargeurs de Véhicules électriques（VE）aux entraactionnements à vitesse variable，aux systèmes de chauffage，de ventilation et de climatisation（CVC），etc. Plus de 70% of l'énergie produite est esterérée et convertie en utilisant ces convertisseurs.该研究项目介绍了一种新的电力转换技术概念。这一新的方法可以使多个功率转换器的配置达到高密度和高效率。这一办法允许增加名义权力和全球权力转换制度的灵活性。此外，一个平行的纠正plusieurs转换器néproximite技术的指挥和调制的特殊要求或atténuer le courant de circulation和le partage égal de la puissance entre les onduleurs。并行天线的新型控制技术和调制方法是一种快速响应、并行天线之间的功率分配、最小化的循环电流、保证可控、灵活和冗余的新技术。因此，该研究项目的目标可以是类似的简历。第一，一个用于高功率密度和基于WBG的三相混合动力的多功率电动转换单元（MPECC），包括图斯所有被动和主动成分，功率密度为4 kW /dm 3，功率密度为98.5%。Ensuite，un convertisseur multiniveau dos à dos bidirectionnel modulaire évolutif comprenant deux configurations parallèles différentes de MPECC sera dépée.