Energoelektroniczne
rezonansowe
przekształtniki mocy DC-DC
o przełączanych kondensatorach podwyższające napięcie
Rozprawa składa się z dwóch części. Część pierwsza dotyczy badań układu w topologii SCVM (ang. Switched Capacitor Voltage Multiplier) wykonanego na bazie tyrystorów. Celem badań było wykazanie przydatności łączników tyrystorowych do budowy układów o przełączanych kondensatorach oraz weryfikacja koncepcji tyrystorowego układu SCVM. W pracy zamieszczono kompletną analizę teoretyczną, procedurę doboru elementów, liczne wyniki symulacyjne oraz laboratoryjne. W drugiej części pracy, zamieszczono wyniki badań układu MRSCC (ang. Multilevel Resonant Switched Capacitor Converter) o charakterze dwukierunkowym dwukwadrantowym z nawrotem prądu. Praca zawiera obszerną analizę teoretyczną obejmującą zagadnienia: obciążenia elementów, efektywności napięciowej, strat energii, procedury doboru głównych elementów przekształtnika MRSCC. Część eksperymentalną zrealizowano w oparciu o układ o mocy 5kW, częstotliwości impulsowania rzędu 260kHz oraz napięciu strony niskiej i wysokiej, odpowiednio 500V i 2kV. Zaproponowano również modyfikację przekształtnika, w wyniku, której uzyskano wielokrotną redukcję strat energii związanych z przeładowaniem pojemności pasożytniczych tranzystorów mocy. W rezultacie uzyskano znaczący wzrost sprawności energetycznej przekształtnika. Przeprowadzone badania potwierdziły poprawność koncepcji oraz szczególnie korzystne cechy układu MRSCC.
Resonant switched capacitor DC-DC step-up power converters
The thesis consists of two parts. The first part concerns research of SCVM (Switched Capacitor Voltage Multiplier) converter based on thyristors. The research problem was to prove the thyristors are suitable for utilization in switched capacitor step-up converter. Complete mathematical analysis, components selection procedure and number of experimental results are included in the thesis. The second part of the thesis concerns MRSCC (Multilevel Resonant Switched Capacitor Converter) converter which has bidirectional, two quadrants (with current reverse) operation ability. The thesis contains detailed theoretical analysis that covers problems as follows: current stresses of the components, voltage efficiency, energy losses, and the main components selection procedure of the MRSCC converter. The experimental results were obtained from the laboratory setup of 5 kW converter with switching frequency of 260kHz and 500V/2kV of voltage on low and high side respectively. Modification method of the basic topology is also proposed for significant power efficiency improvement As the result the significant increase of the power efficiency of the converter has been achieved. The research confirmed the correctness of the concept as wen as beneficial features of the MRSCC converter.
