WBG-based Current Source Inverter for Motor Drive Application [Inverter a Corrente Impressa con dispositivi WBG per azionamenti elettrici]

Questa tesi valuta la fattibilità dell'utilizzo degli inverter a sorgente di corrente (CSI) nelle applicazioni di azionamento dei motori. Il principio di funzionamento del CSI viene inizialmente discusso attraverso un modello analitico, insieme a un'analisi delle transizioni di commutazione e del processo di commutazione. Vengono esplorate le tecniche di modulazione basate sulla modulazione Space Vector (SVM), comprese le principali sequenze di commutazione adottate. Il contributo principale riguarda la generalizzazione di tutti i possibili schemi di commutazione, tenendo conto delle permutazioni dei tempi degli stati attivi e nulli. Viene inoltre introdotta una nomenclatura nuova e sistematica per definire e classificare queste sequenze. Il concetto di tempo di sovrapposizione e il suo impatto sulle prestazioni dell'inverter sono analizzati a fondo. Viene proposto un metodo di compensazione generalizzato, che attenua efficacemente la distorsione armonica totale (THD) delle forme d'onda in uscita, portando a miglioramenti significativi della qualità delle forme d'onda dell'inverter e dell'indice di modulazione di ampiezza. Vengono inoltre discusse le considerazioni relative all'implementazione della compensazione del tempo di sovrapposizione, compresi i vantaggi e le sfide associate. Questa ricerca analizza l'uso di dispositivi che bloccano la tensione inversa (RB) e quelli bidirezionali (BD), impiegando MOSFET SiC, diodi Schottky SiC e dispositivi basati su tecnologia GaN HEMT. Sono state analizzate nuove topologie di convertitori dotati di dispositibi bidirezionali per migliorare l'efficienza complessiva del convertitore, tra cui CSI con sette e otto dispositivi, recentemente introdotti in letteratura. È stato presentato un modello analitico per prevedere le perdite di conduzione tra tutte le diverse topologie. Il modello di un sistema di azionamento completo con convertitore DC/DC e CSI è stato realizzato utilizzando dispositivi comportamentali e tenendo conto delle parassiti dei componenti passivi. Ciò ha permesso di ottenere risultati di simulazione molto accurati, che sono stati convalidati attraverso test sperimentali. Per l'analisi sperimentale sono stati sviluppati due prototipi CSI basati su SiC: il primo è dotato di dispositivo RB, mentre il secondo presenta dispositivi BD a quattro quadranti. Inoltre, viene fornita un'analisi sperimentale completa che confronta i CSI a due livelli e i VSI a due livelli che utilizzano MOSFET di potenza BD discreti SiC. I test sperimentali sono stati condotti su vari punti di funzionamento della coppia e della velocità di un motore a induzione trifase. Il confronto si concentra su varie metriche di prestazione, tra cui la THD di tensioni e correnti, le perdite sui passivi e il confronto dell'efficienza dei convertitori. Infine, vengono presentati il progetto di un CSI con dispositivi di potenza GaN e la caratterizzazione di questi ultimi.

Grantor dc:publisher

Università degli studi di Catania

Year dc:date

2025

Author dc:creator

• TURRISI, GAETANO

Contributors dc:contributor

• SCARCELLA, Giuseppe

• Analytical model
• Motor drive
• Wide band gap
• Current source inverter
• inverter topologie
• AC Drive
• Power losse
• PMW
• Space vector modulation
• Silicon Carbide
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• surface permanent magnet synchronous motor
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• dispositivi WBG
• Carburo di Silicio
• nitruro di gallio
• Inverter

Statement dc:rights

• info:eu-repo/semantics/openAccess
• license:PUBBLICO - Pubblico con Copyright
• license uri:iris.PUB02

Language dc:language

eng

Handle dc:identifier

https://hdl.handle.net/20.500.11769/691050

OAI identifier oai:identifier

oai:www.iris.unict.it:20.500.11769/691050