Tasajännitetason nosto polttokennosovelluksessa
Mustonen, Paavo (2009)
Julkaisun pysyvä osoite on
http://urn.fi/URN:NBN:fi-fe201003221543
http://urn.fi/URN:NBN:fi-fe201003221543
Tiivistelmä
Polttokennojen, erityisesti SOFC-kennojen, tutkimuksessa on viime vuosina saavutettu merkittäviä edistysaskelia ja mahdollisuudet kennojen laajamittaiseen hyödyntämiseen paranevat koko ajan. Polttokennojen yleistyessä tarvitaan tehoelektroniikkaa muokkaamaan kennojen tasajännite verkkoon sopivaksi vaihtojännitteeksi. Verkkovaihtosuuntaaja vaatii korkeamman jännitetason, kuin polttokennosta on saatavissa, joten tasajännitetasoa on ensin nostettava.
Tässä diplomityössä esitellään kolme eri hakkuritopologiaa ja perehdytään kokosiltahakkurin optimointiin. Hakkurin pääasialliset häviölähteet olivat toision diodisilta ja transistorit. Diodien vaihtaminen piidiodeista piikarbididiodeihin ei parantanut hyötysuhdetta, koska toision jännite tarkastellussa sovelluksessa oli matala. Muuntajan käämiminen litz-johtimella paransi hyötysuhdetta merkittävästi. Research on fuel cells, especially solid oxide fuel cells, has taken significant steps forward, and opportunities to exploit fuel cells in a larger scale are getting better. There is an increasing need for high-efficiency power electronics as fuel cells become more and more popular. However, voltage source inverters needs higher DC voltage level than the fuel cell can provide, and therefore we have to raise the level of DC voltage.
In this Master’s thesis, three different converter topologies are introduced and, a full-bridge converter is further examined. The main loss sources of the converter were the diode bridge in the secondary and the transistors. Replacing Si diodes with SiC diodes did not have any effect on the efficiency of the converter, because the voltage level in the secondary was low. Instead, changing the round wire of transformer windings into litz wire significantly improved efficiency of the converter.
Tässä diplomityössä esitellään kolme eri hakkuritopologiaa ja perehdytään kokosiltahakkurin optimointiin. Hakkurin pääasialliset häviölähteet olivat toision diodisilta ja transistorit. Diodien vaihtaminen piidiodeista piikarbididiodeihin ei parantanut hyötysuhdetta, koska toision jännite tarkastellussa sovelluksessa oli matala. Muuntajan käämiminen litz-johtimella paransi hyötysuhdetta merkittävästi.
In this Master’s thesis, three different converter topologies are introduced and, a full-bridge converter is further examined. The main loss sources of the converter were the diode bridge in the secondary and the transistors. Replacing Si diodes with SiC diodes did not have any effect on the efficiency of the converter, because the voltage level in the secondary was low. Instead, changing the round wire of transformer windings into litz wire significantly improved efficiency of the converter.