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Comprehensive Design of a Three-Phase Three-Switch Buck-Type PWM Rectifier / Nussbaumer, Thomas in IEEE transactions on power electronics, Vol. 22 N°2 (Mars 2007) 

Public ISBD [article]  in IEEE transactions on power electronics > Vol. 22 N°2 (Mars 2007) . - 551-562 p. Titre : Comprehensive Design of a Three-Phase Three-Switch Buck-Type PWM Rectifier Titre original : Conception complète d'un type triphasé redresseur de mâle de trois commutateurs de PWM Type de document : texte imprimé Auteurs : Nussbaumer, Thomas, Auteur ; Baumann, Martina, Auteur ; Kolar, Johann W., Auteur Article en page(s) : 551-562 p. Note générale : Electronique Langues : Anglais (eng) Mots-clés : AC-DC  conversion  Insulated  gate  bipolar  transistor  (IGBT)  Pulsewidth  modulation  (PWM)  Conversion  AC-DC  Transistor  bipolaire  isolé  de  porte  Modulation  de  largeur  d'impulsion Index. décimale : 621.31 Production,approvisionnement et contrôle de l'électricité.Machines et appareils électriques.Mesure électrique.Magnétisme et électrostatique appliquées Résumé : A three-phase three-switch buck-type pulsewidth modulation rectifier is designed for telecom applications in this paper. The rectifier features a constant 400-V output voltage and 5-kW output power at the three-phase 400-V mains. The principle of operation and the calculation of the relative on-times of the power transistors are described. Based on analytical relationships the stresses of the active and passive components are determined and the accuracy of the given calculations is verified by digital simulations. Exemplarily, a 5-kW power converter is then designed based on the analytical expressions and on switching loss measurements from a hardware prototype constructed with insulated gate bipolar transistor/diode power modules. The loss distribution of the components, the total efficiency, and the junction temperatures of the semiconductors are then evaluated in dependency on the operating point. Finally, the trade-off between the selected switching frequency and the admissible power range for the realized design is shown and a total efficiency of 95.0% is measured on the hardware prototype, where an excellent agreement with the theoretically evaluated efficiency is shown. Un type triphasé redresseur de mâle de trois commutateurs de modulation de largeur d'impulsion est conçu pour des applications de telecom en cet article. Le redresseur comporte une tension du rendement 400-V et un 5-kW constants de puissance de sortie aux forces 400-V triphasées. Le principe de fonctionnement et le calcul du parent des périodes des transistors de puissance sont décrits. Basé sur des rapports analytiques les efforts des composants actifs et passifs sont déterminés et l'exactitude des calculs donnés est vérifiée par des simulations numériques. Exemplarily, un convertisseur de puissance 5-kW est alors conçu basé sur les expressions analytiques et sur des mesures de perte de commutation d'un prototype de matériel construit avec les modules bipolaires isolés de puissance de transistor/diode de porte. La distribution de perte des composants, toute l'efficacité, et les températures de jonction des semi-conducteurs sont alors évaluées dans la dépendance sur le point de fonctionnement. En conclusion, la différence entre la fréquence de changement choisie et la gamme admissible de puissance pour la conception réalisée est montrée et une efficacité totale de 95.0% est mesurée sur le prototype de matériel, où un excellent accord avec l'efficacité théoriquement évaluée est montré. DEWEY : 621 ISSN : 0885-8993 RAMEAU : Redresseurs à semiconducteurs-- Transistors bipolaires En ligne : nussbaumer@lem.ee.ethz.ch [article] Comprehensive Design of a Three-Phase Three-Switch Buck-Type PWM Rectifier = Conception complète d'un type triphasé redresseur de mâle de trois commutateurs de PWM [texte imprimé] / Nussbaumer, Thomas, Auteur ; Baumann, Martina, Auteur ; Kolar, Johann W., Auteur . - 551-562 p. Electronique Langues : Anglais (eng) in IEEE transactions on power electronics > Vol. 22 N°2 (Mars 2007) . - 551-562 p. Mots-clés : AC-DC  conversion  Insulated  gate  bipolar  transistor  (IGBT)  Pulsewidth  modulation  (PWM)  Conversion  AC-DC  Transistor  bipolaire  isolé  de  porte  Modulation  de  largeur  d'impulsion Index. décimale : 621.31 Production,approvisionnement et contrôle de l'électricité.Machines et appareils électriques.Mesure électrique.Magnétisme et électrostatique appliquées Résumé : A three-phase three-switch buck-type pulsewidth modulation rectifier is designed for telecom applications in this paper. The rectifier features a constant 400-V output voltage and 5-kW output power at the three-phase 400-V mains. The principle of operation and the calculation of the relative on-times of the power transistors are described. Based on analytical relationships the stresses of the active and passive components are determined and the accuracy of the given calculations is verified by digital simulations. Exemplarily, a 5-kW power converter is then designed based on the analytical expressions and on switching loss measurements from a hardware prototype constructed with insulated gate bipolar transistor/diode power modules. The loss distribution of the components, the total efficiency, and the junction temperatures of the semiconductors are then evaluated in dependency on the operating point. Finally, the trade-off between the selected switching frequency and the admissible power range for the realized design is shown and a total efficiency of 95.0% is measured on the hardware prototype, where an excellent agreement with the theoretically evaluated efficiency is shown. Un type triphasé redresseur de mâle de trois commutateurs de modulation de largeur d'impulsion est conçu pour des applications de telecom en cet article. Le redresseur comporte une tension du rendement 400-V et un 5-kW constants de puissance de sortie aux forces 400-V triphasées. Le principe de fonctionnement et le calcul du parent des périodes des transistors de puissance sont décrits. Basé sur des rapports analytiques les efforts des composants actifs et passifs sont déterminés et l'exactitude des calculs donnés est vérifiée par des simulations numériques. Exemplarily, un convertisseur de puissance 5-kW est alors conçu basé sur les expressions analytiques et sur des mesures de perte de commutation d'un prototype de matériel construit avec les modules bipolaires isolés de puissance de transistor/diode de porte. La distribution de perte des composants, toute l'efficacité, et les températures de jonction des semi-conducteurs sont alors évaluées dans la dépendance sur le point de fonctionnement. En conclusion, la différence entre la fréquence de changement choisie et la gamme admissible de puissance pour la conception réalisée est montrée et une efficacité totale de 95.0% est mesurée sur le prototype de matériel, où un excellent accord avec l'efficacité théoriquement évaluée est montré. DEWEY : 621 ISSN : 0885-8993 RAMEAU : Redresseurs à semiconducteurs-- Transistors bipolaires En ligne : nussbaumer@lem.ee.ethz.ch