• 48V Inverter
• GaN HEMTs
• Motor Drive
• Test Bench
• Wide Band-Gap

I dispositivi di potenza basati sul silicio stanno rapidamente raggiungendo i loro limiti teorici negli inverter trifase. Negli ultimi anni, i transistor al nitruro di gallio (GaN) stanno sostituendo il silicio in molte applicazioni a media e bassa tensione, dove l'efficienza di conversione e la densità di potenza sono requisiti fondamentali che possono essere soddisfatti solo con nuove tecnologie basate su materiali ad ampio band-gap come il nitruro di gallio. La crescente e comprovata affidabilità di queste nuove tecnologie, e soprattutto il rapporto costo-prestazioni dei dispositivi GaN, le rende interessanti anche per le applicazioni di controllo dei motori elettrici.
L'obiettivo di questo lavoro di tesi è lo studio e la validazione di un inverter a bassa tensione per il controllo di motori elettrici basato su transistor GaN. Sono state eseguite simulazioni approfondite confrontando diversi tipi di dispositivi e calcolando le perdite nelle fasi di conduzione e commutazione. Test sperimentali su un prototipo hanno valutato la dinamica di commutazione, l'efficienza, la gestione termica e le prestazioni EMC in condizioni realistiche di azionamento del motore.

Silicon-based power devices are rapidly reaching their theoretical limits in three-phase inverters. In recent years, gallium nitride (GaN) transistors are replacing silicon in many medium and low-voltage applications, where conversion efficiency and power density are key requirements that can only be met with new technologies based on wide band-gap materials such as gallium nitride. The increasing and proven reliability of these new technologies, and above all the cost-performance ratio of GaN devices, also makes them attractive for electric motor control applications. The objective of this thesis work is the study and validation of a low-voltage inverter for electric motor control based on GaN transistors. Extensive simulations have been performed comparing different type of devices and calculating the losses in conduction and switching operations. Experimental tests on a prototype evaluated its switching dynamics, efficiency, thermal management, and EMC performance under realistic motor drive conditions.