在评估和优化半导体器件开关瞬态特性领域,解析模型因具有简单、直观、应用便捷等优点得到广泛研究。相较同等功率等级的硅基功率器件,碳化硅(silicon carbide,SiC)金属氧化物半导体场效应晶体管(metal-oxide-semiconductor field effec...在评估和优化半导体器件开关瞬态特性领域,解析模型因具有简单、直观、应用便捷等优点得到广泛研究。相较同等功率等级的硅基功率器件,碳化硅(silicon carbide,SiC)金属氧化物半导体场效应晶体管(metal-oxide-semiconductor field effect transistor,MOSFET)可以应用于更高开关速度,其开关瞬态特性更为复杂,开关瞬态解析建模也更加困难。该文总结现有的针对SiC MOSFET与二极管换流对的开关瞬态解析建模方法,在建模过程中依次引入各种简化假设,按照简化程度由低到高的顺序,梳理解析建模的逐步简化过程。通过对比,评估各模型的优缺点以及适用场合,对其中准确性、实用性都较强的分段线性模型进行详细介绍;之后,对开关瞬态建模中关键参数的建模方法进行总结与评价;最后,指出现有SiC MOSFET开关瞬态解析模型中存在的问题,并对其未来发展给出建议。展开更多
碳化硅三电平有源中点箝位(silicon carbide three level active neutral point clamped,SiC 3L-ANPC)变换器在中压大容量应用中具有突出优势,但与传统两电平变换器相比,其杂散参数相对较多,高速开关瞬态中较高的du/dt、di/dt与多杂散...碳化硅三电平有源中点箝位(silicon carbide three level active neutral point clamped,SiC 3L-ANPC)变换器在中压大容量应用中具有突出优势,但与传统两电平变换器相比,其杂散参数相对较多,高速开关瞬态中较高的du/dt、di/dt与多杂散参数的综合作用,易引发严重的器件电压、电流过冲和振荡,增加开关损耗,制约器件功率处理能力。准确定量评估开关瞬态行为,对变换器的精细设计、运行调控、安全保护、EMI抑制、寿命预测等都至关重要。为此,该文在厘清SiC 3L-ANPC变换器瞬态换流机理的基础上,提出一种SiC 3L-ANPC电路开关瞬态解析建模方法,所建模型仅需计算数个特定时刻的电路状态就能准确预测SiC 3L-ANPC变换器的开关瞬态行为,大大减小了计算时间与计算量,且每个特定时刻均具有明确的物理意义,具有普适性。实验结果证明了提出的建模方法的有效性,瞬态过冲最大计算误差小于6%,且计算速度比电路建模仿真方法提高上百倍。基于该文研究成果,为SiC 3L-ANPC逆变器的过电压抑制提供了电路参数设计指导意见。展开更多
文摘碳化硅三电平有源中点箝位(silicon carbide three level active neutral point clamped,SiC 3L-ANPC)变换器在中压大容量应用中具有突出优势,但与传统两电平变换器相比,其杂散参数相对较多,高速开关瞬态中较高的du/dt、di/dt与多杂散参数的综合作用,易引发严重的器件电压、电流过冲和振荡,增加开关损耗,制约器件功率处理能力。准确定量评估开关瞬态行为,对变换器的精细设计、运行调控、安全保护、EMI抑制、寿命预测等都至关重要。为此,该文在厘清SiC 3L-ANPC变换器瞬态换流机理的基础上,提出一种SiC 3L-ANPC电路开关瞬态解析建模方法,所建模型仅需计算数个特定时刻的电路状态就能准确预测SiC 3L-ANPC变换器的开关瞬态行为,大大减小了计算时间与计算量,且每个特定时刻均具有明确的物理意义,具有普适性。实验结果证明了提出的建模方法的有效性,瞬态过冲最大计算误差小于6%,且计算速度比电路建模仿真方法提高上百倍。基于该文研究成果,为SiC 3L-ANPC逆变器的过电压抑制提供了电路参数设计指导意见。
