Power Electronics: Drie dagen over ontwerpen en testen van vermogenselektronica

Door Richard Bezemer, Hoofdredacteur Elektrodata

Maar liefst 21 lezingen staan gepland voor het tweede digitale Power Electronics Event. Heel wat meer dan vorig jaar, toen dit event de eerste was in de vorm van een digitaal alternatief voor de vanwege de coronamaatregelen keer op keer gecancelde voorjaarsevents van FHI. Van de lezingen wordt tweederde in het Engels gehouden. Ruim de helft van de onderwerpen is gerelateerd aan ontwerpen. Naast een viertal lezingen met een testinsteek zijn er nog enkele die meer zijn gericht op de toepassingen, al zit daar ook nog wel een ontwerp- en/of testcompoment in. Ook een statistisch complimentje voor de TU Eindhoven, die in niet minder dan vijf sprekers voorziet!

In perspectief

Aan het einde van iedere dag is een lezing voorzien, die je in fysieke-eventtijden als plenaire lezingen zou hebben aangemerkt. Gert Rietveld & Helko van den Brom (VSL) gaan in op een recent internationaal onderzoek over de vervuiling van elektriciteitsnetten door vermogenselektronica die steeds meer wordt toegepast in huishoudelijke apparatuur en systemen om zonnepanelen en laadpalen op het net aan te sluiten. Ze laten actuele golfvormen zien van huishoudelijke apparatuur en de impact die dat heeft op de nauwkeurigheid van statische elektriciteitsmeters.

George Papafotiou (TU Eindhoven) geeft een overzicht van de uitdagingen die de transitie naar duurzame energie met zich meebrengt voor de vermogenselektronicatechnologie. Eisen wat betreft efficiëntie, betrouwbaarheid en flexibele werking worden alleen maar stringenter. Om hiermee te dealen zullen verschillende engineering-disciplines nauwer moeten gaan samenwerken.

Het verschil maken

Binnen toepassingen kan slim gebruik van vermogenselektronica het verschil maken. Jan Lenssen (3T) laat dit zien aan de hand van op GaN-gebaseerde motorinverter die is gebruikt in de aandrijflijn van de zonneracewagen van Solar Team Twente. Verrassende uitkomsten uit de prestatiestudies leidden tot ontwerpkeuzes die op het eerste gezicht misschien niet voor de hand liggen.

Van een andere orde is het prototype van een 30 kW SiC-gebaseerde driefase lader, die Xinwei Xu (TU Eindhoven) presenteert. Deze kan een oplossing zijn voor het probleem van verminderde kwaliteit van de netspanning ten gevolge van de aansluiting van DC-snelladers voor het opladen van batterijen van elektrische auto’s. Een minder vervuild, efficiënt net is ook de insteek van de lezing van Michel Viot (Infineon, namens Rutronik), die daarbij ingaat op het gebruik van gate driver schakelingen in ontwerpen voor snel schakelende systemen en EV-laders.

Ontwerpaspecten

Het gros van de sessies over ontwerpen heeft een specifieke insteek. Temperatuur staat bijvoorbeeld centraal in de lezingen van Pelle Weiler (TU Eindhoven) over het effectief verspreiden van de warmte die komt van GaN-transistoren. Norbert Engelbert (OTS Europe, namens Thal Technologies) zoomt wat warmte-overdracht betreft in op de selectie, reken- en meetmethodes van thermisch-interfacemateriaal.

Lezingen over de keuze van componenten voor je power design zijn er onder meer op het gebied van inductoren. 

Lezingen over de keuze van componenten voor je power design zijn er onder meer op het gebied van condensatoren (Alexander Schedlock (Jianghai, namens Heynen)) en inductoren (Alex Snijder (Würth Elektronik)). Ontwerpoplossingen zijn er ook in de vorm van DC/DC-omzetters met een breed ingangsbereik, zodat je met één omzetter toe kan voor meerdere systeemontwerpen. Antonio Hsieh (P-Duke, namens Telerex) geeft de ins-and-outs. Een DC/DC-omzetter wordt ook gebruikt als voorbeeld van het gebruik van de planar technologie in ontwerpen van kleine hoge-frequentie omzetters met een hoge vermogensdichtheid. Yannic Seiber (Deutronic, namens Elincom Electronics) geeft hierover een lezing.
Wie nog dieper de DC/DC-omzetters in wil duiken moet naar Remco Bonten (TU Eindhoven) gaan kijken/luisteren. ‘Samen met de almaar toenemende vraag naar geïsoleerde DC/DC-omzetters, neemt ook de gevraagde complexiteit van de omzetters toe. Bidirectionele vermogensoverdracht, zacht-schakelend en dynamisch zijn enkele voorbeelden waar steeds meer vraag naar is. Bidirectional Charge Control is een regelmethode die de ladingsverplaatsing in de omzetter voorspelt en realiseert in een series-resonante omzetter. Daarbij faciliteert Bidirectional Charge Control alle bovengenoemde, complexe eisen die gevraagd worden vanuit de industrie’, schrijft hij in de toelichting bij zijn lezing op de website van Power Electronics.

Testen en meten

Om batterijen te testen is een batterij-emulator volgens Ervin Mile (Keysight, namens Acal Bfi) een veilige, flexibele oplossing. Ook Rohde & Schwarz kondigt een lezing aan over het testen van batterijen, met name in automotive toepassingen. Sven de Coster (CN Rood) maakt een vertaalslag van het gebruik van SiC- en GaN-componenten in power designs naar extra testuitdagingen op bijvoorbeeld EMI/EMC-gebied (hogere schakelfrequenties) en timing-aspecten. De lezing van Loic Moreau (Danisense) en Patrick Fuchs (Zes Zimmer, namens AR Benelux) gaat over de betrouwbaarheid en nauwkeurigheid van energiemeters bij EV-laadstations. Hoe kan je garanderen dat de gebruiker precies de energie krijgt waarvoor wordt betaald?

Een meer overkoepelend testverhaal komt van André Handgraaf (TTMS). Onder de titel ‘Hoe kies je de juiste AC-voeding voor jouw applicatie?’ bespreekt hij de noodzaak om goed te kijken naar alle mogelijke selectiecriteria voor het maken van de juiste keuze voor een AC voeding. Een voorproefje van dit verhaal is in de mei-editie van Elektro-Data te lezen. Ook kan je deze whitepaper downloaden.

Aanmelden

Aanmelden voor het gratis bijwonen van de lezingen kan via de website van het event: fhi.nl/powerelectronicsevent. Daar kan je ook de actuele invulling van het lezingenprogramma vinden.