With the growing development and broadening use of semiconductors, it is important to note their differences, advantages and disadvantages. Silicon Carbide (SiC) and Gallium Nitride (GaN) in particular, are two types with a wider bandgap. Compared with Silicon (Si), this allows them to power devices which operate at higher voltages, temperatures, and frequencies [1]. Over the last global semiconductor shortage, companies have looked into alternatives to Si such as GaN, as they are faster to produce and more environmentally friendly. This has also led to the growth of their applications [2]. In this project, the applications of semiconductors, disadvantages of Si and growing requirements of power electronic devices will be reviewed. In particular, the area of motor control is of interest. The aim of this project is to simulate various semiconductor types (Si, SiC, GaN) within the context of an inverter within a Field Oriented Control (FOC) system of a Permanent Magnet Synchronous Motor (PMSM). The device losses will be simulated (in PLECS) as part of a two-level inverter, abstracted from the wider FOC system. A comparison will be made of the responses of the listed semiconductor types. The thermal losses will be analysed and a conclusion will be drawn based on their performance in the context. An overview of the wider FOC system, implemented in MATLAB Simulink, will be included. A full simulation and comparison of types will be drawn and analysed, considering the advantages and disadvantages, as well as the possible suitable applications of each, concluding by listing areas of potential further research.
Amb el desenvolupament creixent i l'ampliació de l'ús dels semiconductors és important tenir en compte les seves diferències, avantatges i desavantatges. El carbur de silici (SiC) i el nitrur de gal·li (GaN), en particular, són dos tipus amb una banda intercalada més àmplia en comparació al silici (Si), i això els permet alimentar dispositius que funcionen a tensions, temperatures i freqüències més altes [1]. Durant l'última escassetat mundial de semiconductors les empreses han buscat alternatives al Si com ara el GaN, ja que són més ràpids de produir i són més respectuosos amb el medi ambient. Això també ha provocat el creixement de les seves aplicacions [2]. En aquest projecte es revisaran les aplicacions dels semiconductors, els inconvenients del Si i els requisits creixents dels dispositius electrònics de potència. En particular ens interessa l'àrea del control motor. L'objectiu d'aquest projecte és simular diversos tipus de semiconductors (Si, SiC, GaN) en el context d'un inversor dins d'un sistema de control orientat al camp (FOC) d'un motor síncron d'imant permanent (PMSM). Les pèrdues del dispositiu es simularan (en PLECS) com a part d'un inversor de dos nivells, abstraïdes del sistema FOC més ampli. Es farà una comparació de les respostes dels tipus de semiconductors enumerats. S'analitzaran les pèrdues tèrmiques i s'extreurà una conclusió en funció del seu comportament en el context. S'inclourà una visió general del sistema FOC més ampli, implementat a MATLAB Simulink. Es dibuixarà i analitzarà una simulació completa i es farà una comparació de tipus, tenint en compte els avantatges i els inconvenients, així com les possibles aplicacions adequades de cadascun, per concloure enumerant àrees de possibles futures investigacions.
