Research Article

ON-OFF VE DEĞİŞKEN ON KONTROLLÜ ZVS E-SINIFI REZONANS EVİRİCİ İÇİN Si-IGBT ve SiC-MOSFET’in KARŞILAŞTIRILMASI

Volume: 28 Number: 2 June 3, 2025
EN TR

ON-OFF VE DEĞİŞKEN ON KONTROLLÜ ZVS E-SINIFI REZONANS EVİRİCİ İÇİN Si-IGBT ve SiC-MOSFET’in KARŞILAŞTIRILMASI

Öz

ZVS E-sınıfı rezonans eviricide anahtar streslerinin; farklı kontrol tekniklerine, giriş gerilimine ve çıkış gücüne bağlı olarak değişmesi dayanma gerilimine karşı taşıyabilecekleri akım değeri sınırlı olan Si MOSFET’in güç anahtarı olarak kullanımını sınırlandırmaktadır. Bu sınırlandırmaya karşı Si MOSFET yerine Si IGBT ve SiC MOSFET kullanılmaktadır. Bu çalışmada on-off ve değişken on kontrollü ZVS E-sınıfı rezonans eviricilerin çalışmaları incelenmiştir. İki farklı kontrol tekniği ile kontrol edilen eviricide güç anahtarı olarak Si IGBT ve SiC MOSFET kullanılmıştır. Teorik çalışmaları doğrulamak için giriş gücü 372W olan eviriciden ve kontrol devresinden oluşan deney düzeneği kurulmuştur. Temel çalışma frekansı 24kHz olan on-off ve değişken on kontrollü E-sınıfı rezonans evirici iki farklı güç anahtarı ile ayrı ayrı test edilmiştir. Si IGBT ve SiC MOSFET'in ayrı ayrı kullanıldığı eviricide maksimum çıkış gücü sıra ile 200,77W ve 191,83W iken verim değeri sıra ile %53,93 ve %54,57’dir. On-off kontrollü eviricide minimum çıkış güç değeri 27,48W için verim %22,15 iken değişken on kontrollü eviricide minimum güç değeri 11,69W için verim %65,25’tir. Sonuç olarak on-off kontrollü eviricide azalan çıkış gücü ile evirici veriminin değişken on kontrollü eviriciye göre oldukça fazla azaldığı görülmüştür. Ayrıca her iki kontrol tekniği ile ayrı ayrı kontrol edilen eviricide güç anahtarları Si IGBT ve SiC MOSFET’in evirici verimi yönünden performanslarının birbirine oldukça yakın olduğu gözlemlenmiştir.

Anahtar Kelimeler

Supporting Institution

Bandırma Onyedi Eylül Üniversitesi

Project Number

BAP-21-1003-011

Thanks

Bu çalışma Bandırma Onyedi Eylül Üniversitesi (BANÜ) Bilimsel Araştırma Projeleri Birimi tarafından desteklenmiştir (Proje Numarası: BAP-21-1003-011). Değerli destekleri için BANÜ’ye teşekkür ederim.

References

  1. Albanna, A., Malburg, A., Anwar, M., Guta, A., & Tiwari, N. (2016, June). Performance comparison and device analysis Between Si IGBT and SiC MOSFET. 2016 IEEE Transportation Electrification Conference and Expo (ITEC) (pp. 1-6). https://doi.org/10.1109/ITEC.2016.7520242
  2. Celentano, A., Pareschi, F., Rovatti, R., & Setti, G. (2023). A zero-transient dual-frequency control for class-E resonant DC-DC converters. IEEE Transactions on Power Electronics, 38 (2), 2105-2114. https://doi.org/10.1109/TPEL.2022.3208816
  3. Chakkuchan, P., Charoenwiangnuea, P., Chudjuarjeen, S., Rattanaudompisut, A., Jaito, K., & Pichaicherd, A. (2024, March). Parallel class-E resonant inverters with a common EMI filter for domestic induction cooker. 2024 International Electrical Engineering Congress (iEECON 2024) (pp. 1-4). IEEE.
  4. Corti, F., Reatti, A., Wu, Y. H., Czarkowski, D., & Musumeci, S. (2021). Zero voltage switching condition in class-E inverter for capacitive wireless power transfer applications. Energies, 14 (4), 1-21. https://doi.org/10.3390/en14040911
  5. He, L., Huang, X., & Cheng, B. (2023). Robust class E2 wireless power transfer system based on parity-time symmetry. IEEE Transactions on Power Electronics, 38 (4), 4279-4288. https://doi.org/10.1109/TPEL.2022.3230852
  6. Karafil, A. (2023). Thinned-out controlled IC MPPT algorithm for class E resonant inverter with PV system. Ain Shams Engineering Journal, 14 (2023), 1-9. https://doi.org/10.1016/j.asej.2022.101992
  7. Khodadoost, M., Hayati, M., & Abbasi, H. (2023). Investigation of temperature variations on a class-E inverter and proposing a compensation circuit to prevent harmful effects on biomedical implants. Scientific Reports, 4017 (2023), 1-19. https://doi.org/10.1038/s41598-023-31076-y
  8. Komiyama, Y., Matsuhashi, S., Zhu, W., Mishima, T., Ito, Y., Uematsu, T., Nguyen, K., & Sekiya, H. (2021). Frequency-modulation controlled load-independent class-E inverter. IEEE Access, 9 (2021), 144600-144613. https://doi.org/10.1109/ACCESS.2021.3121781

Details

Primary Language

Turkish

Subjects

Circuits and Systems

Journal Section

Research Article

Publication Date

June 3, 2025

Submission Date

July 29, 2024

Acceptance Date

March 28, 2025

Published in Issue

Year 2025 Volume: 28 Number: 2

APA
Nacar, S. (2025). ON-OFF VE DEĞİŞKEN ON KONTROLLÜ ZVS E-SINIFI REZONANS EVİRİCİ İÇİN Si-IGBT ve SiC-MOSFET’in KARŞILAŞTIRILMASI. Kahramanmaraş Sütçü İmam Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi, 28(2), 601-612. https://doi.org/10.17780/ksujes.1524047