Investigation of the Irradiation Influence with High-energy Electrons on the Electrical Parameters of the IGBT-transistors

The results of studies of the effectiveness of the radiation method for control the characteristics of the IGBT transistors are shown. Experimental results on the effect of irradiation with high-energy electrons with an energy of 6 MeV for dynamic and static parameters of the IGBT transistors of company International Rectifier IRGB14C40L are discussed

Investigation of the Irradiation Influence with High-energy Electrons on the Electrical Parameters of the IGBT-transistors

The results of studies of the effectiveness of the radiation method for control the characteristics of the IGBT transistors are shown. Experimental results on the effect of irradiation with high-energy electrons with an energy of 6 MeV for dynamic and static parameters of the IGBT transistors of company International Rectifier IRGB14C40L are discussed

Experimental evaluation of conducted disturbances induced during high frequency switching of active components

Introduction. Power electronics devices are among the most widely used equipment in all fields. The increasing performance of these devices makes their electromagnetic interference factor very important. On the other hand, electromagnetic compatibility research is more and more interested in studies on the sources of electromagnetic disturbances, their propagation paths and the methods of reducing these electromagnetic disturbances. The purpose is to study the behavior of the various active power components at high frequency as well as the evaluation of their electromagnetic noise by using simulation and experimental measurement. Methods. In first time, the simulation was realized with the Lt-spice software which presents many advantages in its use and we validate in the second time the results obtained with experimental measurements. We start by study of the behavior of the diode, then the behavior of MOSFET transistor and finally the study of the behavior of the IGBT transistor. Results. All the simulations were performed using the Lt-spice software and the results obtained are validated by experimental measurements performed in the APELEC Laboratory at the University of Sidi Bel-Abbes in Algeria. The waveforms of the current and voltage across each component during its opening are presented. The results of the simulations are compared and validated with the realized measurements in order to better present the influence of the fast switching of semiconductors on the electrical quantities, which causes electromagnetic disturbances in the interconnected electrical system.Вступ. Пристрої силової електроніки знаходяться серед обладнання, що найбільш широко використовується у всіх областях. Підвищення продуктивності цих пристроїв робить фактор їх електромагнітних перешкод дуже важливим. З іншого боку, при дослідженні електромагнітної сумісності дедалі більше цікавляться джерелами електромагнітних перешкод, шляхів їх поширення та методами зменшення цих електромагнітних перешкод. Мета роботи полягає в тому, щоб вивчити поведінку різних компонентів активної потужності на високих частотах, а також оцінити їхній електромагнітний шум за допомогою моделювання та експериментальних вимірювань. Методи. Уперше моделювання було реалізовано за допомогою програмного забезпечення Lt-spice, яке дає багато переваг при його використанні, і вдруге ми підтверджуємо результати, отримані за допомогою експериментальних вимірів. Ми починаємо з вивчення поведінки діода, потім поведінки MOSFET транзистора і, нарешті, вивчення поведінки IGBT транзистора. Результати. Усі моделювання були виконані з використанням програмного забезпечення Lt-spice, а отримані результати підтверджені експериментальними вимірами, проведеними в лабораторії APELEC в Університеті Сіді-Бель-Аббес в Алжирі. Представлені осцилограми струму та напруги на кожному компоненті під час його відкриття. Результати моделювання порівнюються та підтверджуються реалізованими вимірами, щоб краще уявити вплив швидкого перемикання напівпровідників на електричні величини, що викликає електромагнітні перешкоди у взаємозалежній електричній системі

Estimation on the switching losses at IGBT bridges power converter

ABSTRACT. In the paper estimation on the switching losses at IGBT bridge converter with the output serial resonant load is given. The converter works on frequency higher than resonant frequency and supports the work of IGBT transistors in the bridge with zero voltage turn on. In the analysis of the converter, PowerSim and SemiSiel simulation programs is used. The results to the switching losses estimated by simulation are compared with the results in a practical realized converter

Slutsteg för effektregulator

Syftet med detta examensarbete var att hitta en lämplig huvudkomponent som passar för en effektregulator. Effektregulatorn kopplas till elvärmen i hus, såsom golvvärme och radiatorer. Effektregulatorns funktionsidé är att jämna ut strömtopparna mellan dag- och nattströmmen. I detta arbete kommer man att undersöka hur en IGBT-transistor lämpar sig för användning som huvudkomponent. Huvudkomponentens uppgift är att arbeta ihop med styrkretsens signaler som styr dess effekt. Man kommer att studera teorin bakom olika transistorer för att kunna framställa en fungerande lösning. Arbetet påbörjades med att bekanta sig med teorin för olika transistorer samt olika elvärmesystem. Olika kopplingsmetoder för växelströmskopplingar undersöktes också. Efter att man fått en tillräckligt god teoretisk kunskap för att utföra arbetet gjorde man en del mätningar. Under mätningarna matades transistorn med en styrsignal från en funktionsgenerator och man mätte transistorns värme-egenskaper och kylbehov. IGBT- transistorns höga temperatur var ett problem som måste lösas genom att utveckla ett tillräckligt effektivt kylelement. Även färdiga kylelement testades men de var otillräckliga. Efter att man hade ett fungerande kylelement gjorde man ett 20 minuters test där man körde en hel driftcykel på 20 minuter med maximal effekt för att försäkra sig om att kretsen fungerar stabilt. Alla mätningar utfördes i Arcadas automationslaboratorieutrymmen och man använde mätutrustning såsom oscilloskop, multimetrar och en värmekamera.The purpose of this thesis was to find a suitable main component for a power regulator. The power regulator will be connected to the electrical heating in households such as floor heating and radiators. The working principle of the power regulator is to smoothen the current peaks between day and night electricity. This thesis will focus on whether an IGBT-transistor will be suitable to use as the power regulators main component. The main components task is to function together with the control signals from the control circuit and to regulate its power. Theory about different kinds of transistors will be stud- ied to be able to produce a working solution. The work began by studying the theory of different transistors and electrical heating systems. Different types of alternating current connections were also studied. Different kinds of measurements were done after a good enough understanding of the theory was established. A function generator produced the control signal to the transistor during the measurements. The measurements included temperature properties of the transistor and whether it was necessary to use a heat sink. The temperature of the IGBT-transistor was a problem that had to be solved by develop- ing a heat sink that was efficient enough. Two commercial heat sinks were also ordered and tested but they were not efficient enough. After the temperature problem was solved a full 20-minute test of the circuit was made at full power. This was done to ensure that the circuit functioned properly and that it was stable. All measurements were done at Ar- cada’s automation laboratory facilities and measuring equipment such as an oscilloscope, multimeters and a thermal camera were used.Tämän opinnäytetyön tarkoitus oli löytää sopiva pääkomponentti jota voitaisiin käyttää tehonsäätimessä. Tehonsäädin kytketään kotitalouksien sähköiseen lämmitykseen kuten lattialämpöön tai lämpöpattereihin. Tehonsäätimen tehtävä on tasata virtahuippuja jotka esiintyvät päiväsähkön vaihtuessa yösähköksi. Tämän opinnäytetyön keskeisin tarkoitus on selvittää voidaanko IGBT-transistoria käyttää tehonsäätimen pääkomponenttina. Pää- komponentin tehtävä on toimia yhdessä ohjauspiirin kanssa sekä reguloida ohjauspiirin tehoa. Toimivan ratkaisun saavuttamiseksi eri transistorien toimintateoriaa tullaan selvit- tämään. Työ alkoi tutustumalla eri transistorien teoriaan ja käyttötoimintaan sekä erilais- ten sähkölämmityksien toimintaan. Työn aikana selvitettiin myös erilaisia vaihtovirta- kytkentöjä. Hyvän teoreettisen tietämyksen saavuttamisen jälkeen suoritettiin eri mitta- uksia. Mittausten aikana ohjaussignaali syötettiin IGBT-transistorille käyttämällä funk- tiogeneraattoria. Mittauksien aikana selvitettiin IGBT-transistorin lämpöominaisuuksia sekä mahdollista tarvetta transistorin ulkoiseen jäähdytykseen. IGBT-transistorin korkea toimintalämpötila muodostui ongelmaksi joka ratkaistiin kehittämällä ulkoinen jäähdy- tyselementti. Mittausten aikana testattiin myös kahta valmista jäähdytyselementtiä joiden jäähdytysteho osoittautui riittämättömäksi. Kun lämpötilaongelma oli ratkaistu suoritet- tiin 20 minuutin pituinen käyttökoe täydellä teholla varmistaakseen että piiri toimi va- kaasti. Kaikki mittaukset suoritettiin Arcada ammattikorkeakoulun automaatiolaborato- rion mittaustiloissa. Mittauksissa käytettiin mittalaitteita kuten oskilloskooppia, yleismit- tareita sekä lämpökameraa

Application of plants extracts as green corrosion inhibitors for steel in concrete - a review

High requirements in protection of steel reinforcing bar (steel rebar) from corrosion are necessary since there are multi in�teraction of corrosive chemicals which cause early damage of concrete buildings. Corrosion of steel in concrete can destroy the concretes and reduce concrete strength. To protect rebar from corrosion, application of corrosion inhibitor is believed to have higher performance compared to other protection systems. To date, organic inhibitors have promising methods in steel rebar protection as they are environment-friendly, compatible with concrete, cost effective and applicable in any various concrete conditions. Thus, demands in using these in�hibitors tend to increase significantly. This paper reviews the applications of green corrosion inhibitor specifically high�lighted in protecting mechanisms, typical plants extracted, performance in corrosion protection, and classification of green corrosion inhibitors. The corrosion resistances of car�bon steels in concrete protected by green inhibitors are in fo�cus. As summary, it can be confidently notified that green cor�rosion inhibitors for steel in concrete will have a prospect to be used as corrosion prevention in the future with further im�provements

Determining electrical losses of the traction drive of electric train based on a synchronous motor with excitation from permanent magnets

Iдентифiковано параметри iнвертора напруги тягового приводу на базi синхронного двигуна зi збудженням вiд постiйних магнiтiв. Синтезовано iмiтацiйну модель тягового приводу, що дозволяє отримати миттєвi значення електричних втрат в iнверторi та двигунi. Проаналiзовано залежнiсть електричних витрат вiд швидкостi руху поїзда та тактової частоти iнвертора

The Analyses of Hard- and Soft- Switching SiC Schottky- Buck Converter Performance

In this project two types ofbuck converters, hard switching and soft switching buck converters are compared in term of power lossand reverse recovery current of diode in DC applications. The test circuit used is dc to dc buck converter circuit. The main switch ofcircuit is the IGBT and the same type ofIGBT is used for both techniques. The diode used is fastswitching type Silicon Carbide Schottky (SiC) diode. First semester theory research has been verified with simulations, which were conducted in Cadence Pspice 14.2. The power loss waveforms of diode and IGBT transistor were obtained. Using those power waveforms the energy loss of both circuits were calculated. Second semester, hard and soft switching choppercircuitswere constructed on PCB (Printed Circuit Boards), so that simulation results can be compared with experimentation results. All the PCB layouts were prepared in ARES IV. Powerloss waveforms were obtained from digital oscilloscope. The simulation and experimentation values are found to be quite close to one another. It has found that hard switching chopper has more energy losses comparing soft switching chopper. The main losses occur during SiC diode turn-off (caused by reverse recovery current), IGBT transistor turn-on (caused by ICe current spike) and the highest main loss is IGBT turn-off (caused by tailing time, tailing current). Reducing the turn-off and turn-on switching losses of the IGBT would imply decreasing of the total loss of the system. Thatcould be done by implementing zero voltage switching across the IGBT transistor which would decrease IGBT turn-on and turn-off losses

Design and validation of a platform for electromagnetic fault injection

Security is acknowledged as one of the main challenges in the design and deployment of embedded circuits. Devices need to operate on-the-field safely and correctly, even when at physical reach of potential adversaries. One of the most powerful techniques to compromise the correct functioning of a device are fault injection attacks. They enable an active adversary to trigger errors on a circuit in order to bypass security features or to gain knowledge of security-sensitive information. There are several methods to induce such errors. In this work we focus on the injection of faults through the electromagnetic (EM) channel. In particular, we document our efforts towards building a suitable platform for EM pulse injection. We design a pulse injection circuit that can provide currents over 20 A to an EM injector in order to generate abrupt variations of the EM field on the vicinity of a circuit. We validate the suitability of our platform by applying a well-know attack on an embedded 8-bit microcontroller implementing the AES block cipher. In particular, we show how to extract the AES secret cryptographic keys stored in the device by careful injection of faults during the encryption operations and simple analysis of the erroneous outputs.Peer ReviewedPostprint (published version

Determination of optimal parameters of the pulse width modulation of the 4qs transducer for electriс rolling stock

Досліджено режими роботи однофазного 4qs-перетворювача з широтно-імпульсною модуляцією в складі електрорухомого складу змінного струму. Розроблено методу визначення параметрiв ШIМ, при яких реалізується оптимальний за критерiєм мiнiмiзацiї величини реактивної потужності в системі "локомотив – тягова мережа" режим роботи перетворювача. Особливостями запропонованої методи є розділення процесу визначення оптимальних параметрів ШІМ на 2 етапи, що дозволяє видалити з імітаційної моделі непотрiбнi на даному етапі блоки та зменшити сумарний час моделювання. На першому етапі визначаються значення коефіцієнту потужності та струму ланки постійного струму в усьому діапазоні коефiцiєнтiв модуляції та зсуву між мережевим струмом та опорним синусоїдальним сигналом. Далi, з отриманого масиву даних виділяються пари значень параметрів ШІМ, за яких реалізується найвищий коефіцієнт потужності системи "електровоз – тягова мережа", та заносяться до табличною системи завдання параметрів ШІМ. На другому етапi визначається залежності електричних втрат, а, отже, й ККД, та коефіцієнту нелінійних спотворювань мережевого струму вiд тактової частоти перетворювачi. Визначення електричних втрат ґрунтується на обчисленнi енергiї, що була розсiяна протягом 1 с на IGBT-транзисторi та снаберному резисторi в залежностi вiд миттєвих значень струму через них. Для знаходження параметрiв ШIМ за наведеною методою розроблено iмiтацiйну модель 4qs-перетворювача, проведено iдентифiкацiю параметрiв ШIМ перетворювача електровозу для тестової задачi. Визначено, що енергетичнi показники перетворювача залежать нелiнiйно вiд трьох керуючих величин, що є параметрами ШIМ: коефiцiєнту модуляцiї, зсуву мiж мережевим струмом та опорним синусоїдальним сигналом, та тактовою частоти ШIМ. Визначено, що перетворювач з iдентифiкованими параметрами ШIМ забезпечує одиничний коефiцiєнт потужностi тягової мережi при навантаженнi бiльше 10 % вiд номiналь- ного в режимах тяги та рекуперативного гальмування. Отримано залежнiсть електричних втрат перетворювача та коефiцiєнту нелiнiйних спотворень в тяговiй мережi вiд тактової частоти ШIМ. Визначено, що рацiональне значення тактової частоти лежить в iнтервалi 900…2000 Гц, при цьому ККД перетворювача досягає 98…95 %, коефiцiєнт нелiнiйних спотворень складає 12…5 %. Визначено, що виключення з силового кола снаберної ланки може суттєво зменшити сумарнi електричнi втрати. Встановлено, що втрати на паразитних опорах фiльтрiв незначнi, тому їх можна не враховувати в загальному балансi втрат