超高压SiC电力电子器件及其在电网中的应用

碳化硅(SiC)作为近年来备受关注的一种宽禁带半导体材料,具有宽禁带、高临界击穿电场、高热导率以及高电子饱和漂移速度等良好的物理和电学特性。宽禁带半导体SiC电力电子器件,突破了传统硅基器件在耐压、工作频率以及转换效率等方面的性能极限,从而使电力系统功耗降低30%以上,在"大容量柔性直流输电"、"高效高体积功率密度电力电子变压器"等未来新一代智能电网领域具有非常广泛的应用前景。首先介绍超高压碳化硅电力电子器件在智能电网中应用的重要性,对近年来国内外超高压碳化硅电力电子器件(10 kV)的结构设计、研制水平、最新进展以及其面临的挑战进行分析总结,并对超高压碳化硅电力电子器件在智能电网中的应用及未来的发展前景做出概述与展望。     

“宽禁带功率电子器件及其应用”专辑征文启事

<正>专辑特邀主编:南京航空航天大学谢少军教授基于宽禁带半导体材料的功率电子器件推动了高效率、高工作温度及高功率密度变换器的发展。相较于传统的硅器件,碳化硅(SiC)器件在很多方面都已体现出了优越的性能,硅基氮化镓(GaN)器件也正逐步成为低成本高性能功率技术解决方案。然而,高频宽禁带功率器件的应用也带来了可靠性及电磁干扰等方面的问题,同时,器件成本也是目前应用中需要考虑的一个问题。近年来,国内外宽禁带功率半导体器件及其应用方面发展迅速。为了更好地推动宽禁带功率电子器件的应用,《电源学报》拟出版"宽禁带功率电子器件及其应用"专辑,以集中反映这一领域近期     

“宽禁带功率电子器件及其应用”专辑征文启事

<正>基于宽禁带半导体材料的功率电子器件推动了高效率、高工作温度及高功率密度变换器的发展。相较于传统的硅器件,碳化硅(SiC)器件在很多方面都已体现出了优越的性能,硅基氮化镓(GAN)器件也正逐步成为低成本高性能功率技术解决方案。然而,高频宽禁带功率器件的应用也带来了可靠性及电磁干扰等方面的问题,同时,器件成本也是目前应用中需要考虑的一个问题。近年来,国内外宽禁带功率半导体器件及其应用方面发展迅速。为了更好地推动宽禁带功率电子器件的应用,《电源学报》拟出     

2020年第10期“宽禁带电力电子器件的应用基础”专辑征文启事

正为了更好地推进"宽禁带电力电子器件、封装与应用"相关技术的研究,本刊拟将2020年第10期辟为"宽禁带电力电子器件的应用基础"专辑,以集中反映这一领域国内外近期的研究情况、关键技术的发展和创新。专题征文范围包括:①碳化硅、氮化镓电力电子器件特性与建模;②碳化硅、氮化镓电力电子器件封装。上面专题是本次征稿的重点方向,但不局限于此,与宽禁带电力电子器件、封装与应用相关的研究都可以投稿,欢迎广大学者和专家踊跃投稿。     

“宽禁带功率电子器件及其应用”专辑征文启事

正专辑特邀主编:南京航空航天大学谢少军教授基于宽禁带半导体材料的功率电子器件推动了高效率、高工作温度及高功率密度变换器的发展。相较于传统的硅器件,碳化硅(SiC)器件在很多方面都已体现出了优越的性能,硅基氮化镓(GaN)器件也正逐步成为低成本高性能功率技术解决方案。然而,高频宽禁带功率器件的应用也带来了可靠性及电磁干扰等方面的问题,同时,器件成本也是目前应用中需要考虑的一个问题。近年来,国内外宽禁带功率半导体器件及其应用方面发展迅     

“宽禁带功率电子器件及其应用”专辑征文启事

<正>专辑特邀主编:南京航空航天大学谢少军教授基于宽禁带半导体材料的功率电子器件推动了高效率、高工作温度及高功率密度变换器的发展。相较于传统的硅器件,碳化硅(SiC)器件在很多方面都已体现出了优越的性能,硅基氮化镓(GaN)器件也正逐步成为低成本高性能功率技术解决方案。然而,高频宽禁带功率器件的应用也带来了可靠性及电磁干扰等方面的问题,同时,器件成本也是目前应用中需要考虑的一个问题。近年来,国内外宽禁带功率半导体器件及其应用方面发展迅     

宽禁带功率电子器件及其应用专辑特邀主编述评

正相较于传统的硅器件,基于宽禁带半导体材料的功率电子器件在很多方面都体现出了优越的性能,符合功率变换器高效率、高工作温度及高功率密度的发展需求。近几年来,碳化硅(SiC)和氮化镓(GaN)功率器件的制造技术发展迅速,多家公司推出了系列商业化产品,宽禁带功率电子器件及其     

“宽禁带功率电子器件及其应用”专辑征文启事

正专辑特邀主编:南京航空航天大学谢少军教授基于宽禁带半导体材料的功率电子器件推动了高效率、高工作温度及高功率密度变换器的发展。相较于传统的硅器件,碳化硅(SiC)器件在很多方面都已体现出了优越的性能,硅基氮化镓(GaN)器件也正逐步成为低成本高性能功率技术解决方案。然而,高频宽禁带功率器件的应用也带来了可靠性及电磁干扰等方面的问题,同时,器件成本也是目前应用中需要考虑的一个问题。     

宽禁带碳化硅功率器件在电动汽车中的研究与应用

以碳化硅(silicon carbide,SiC)为主的第3代半导体技术突破了硅材料半导体器件在耐压等级、工作温度、开关损耗和开关速度上的极限,能够显著减少电力电子变换器的重量、体积、成本,提高电力电子系统的性能。一直以来,高功率密度电动汽车电力驱动系统一直是新一代大功率电动汽车发展的主要挑战,而宽禁带功率器件的应用,将对新一代电动汽车特别是混合电动汽车的发展产生重要影响。论文主要介绍SiC功率半导体器件的发展,对SiC器件在电动汽车中的研究现状与应用前景进行分析和展望,最后探讨SiC器件在电动汽车电力驱动系统应用中面临的主要问题。     

宽禁带碳化硅功率器件在电动汽车中的研究与应用EI北大核心CSCD

以碳化硅(silicon carbide,SiC)为主的第3代半导体技术突破了硅材料半导体器件在耐压等级、工作温度、开关损耗和开关速度上的极限,能够显著减少电力电子变换器的重量、体积、成本,提高电力电子系统的性能。一直以来,高功率密度电动汽车电力驱动系统一直是新一代大功率电动汽车发展的主要挑战,而宽禁带功率器件的应用,将对新一代电动汽车特别是混合电动汽车的发展产生重要影响。论文主要介绍SiC功率半导体器件的发展,对SiC器件在电动汽车中的研究现状与应用前景进行分析和展望,最后探讨SiC器件在电动汽车电力驱动系统应用中面临的主要问题。     

无源软开关技术在PWM变换器上应用的性能比较

将无源软开关(PSS)技术应用于DCDCPWM变换器上可以解决硬开关电路的缺陷。应用于DCDCPWM变换器的PSS技术有多种类型。在电感电流连续模式(CCM)的PWM变换器中工作的电力电子器件的开关状态最恶劣,要求PSS技术能使电力电子器件的开通与关断都处于软开关状态。为此,建立了PSS技术的性能评价体系,在大量实验数据的基础上,利用此体系结合理论分析对4种典型的PSS技术进行客观评价,以便于PSS技术的推广和应用。提出的PSS技术性能评价体系是一个具有实际意义、能对电路性能特性进行评价的工具。     

基于电动汽车装置DC/DC变换器的研究

电动汽车应用越来越广泛,针对电动汽车中大功率DC/DC变换器的要求,提出了一种三电平软开关正反激直直变换电路拓扑,不仅拓宽了变换器输入电压范围,而且增大了变换器的变换功率。另外,随着高科技的发展,高频化要求不断增加,从而使电路对开关器件的性能要求也逐渐的提高。为了提高开关器件的响应性能,减小开关器件的损耗,提出的电路拓扑中通过增加一个软开关辅助电路,从而能在较宽的负载范围内实现了开关管的零电压开断,有效地减小开关管的损耗,提高了DC/DC变换器的变换效率,则缩小了电动汽车的成本。     

耐高温变换器研究进展及综述

耐高温变换器在多电飞机、电动汽车和石油钻井等恶劣环境中具有十分重要的应用价值。碳化硅功率器件具有高结温工作能力、较低损耗以及良好的温度稳定性,有利于实现耐高温变换器。首先简要阐述了耐高温变换器的应用领域和SiC基耐高温变换器各组成部分的技术发展现状,再介绍了SiC基耐高温变换器应用实例,最后探讨了SiC基耐高温变换器的关键问题和发展前景。     

组合式双管正激直流变压器研究

随着电力电子技术的发展,出现利用电力电子器件构成的新型变压器。特别是具有输入电压和输出电压基本成比例特性的不可调压形式的直流变压器,得到了越来越多的人们关注。本文提出一种组合式双管正激直流变压器,详细地分析了其工作原理以及输入、输出特性、零电压条件,最后在原理样机上进行实验验证。实验结果证明理论分析的正确性。     

光电集成强电场测量系统及其应用研究

为研发高性能强电场测量系统,在分析高压电场测量的特殊要求后,介绍了光电电场测量系统的基本原理、最新进展及其在高压测量领域的优势。通过对光电集成电场测量系统及传感器体系结构、关键参数的分析,研制了一种光电集成强电场传感器并测量它的输入输出特性。用研制的测量系统测量棒板间隙击穿过程冲击电场与复合绝缘子工频场,证明光电集成电场测量系统在高压测量研究领域的广阔应用前景。     

宽禁带器件应用技术专辑主编评述

近20年来,以碳化硅和氮化镓为代表的宽禁带半导体功率器件具有电气性能和热性能等方面的优势,正在成为硅器件的强力替代品。业界成功研制出SiC MOSFET、GaN HEMT等先进器件,已在能源汽车、轨道交通、能源互联等行业展示出高开关能力和高温能力。基于功率器件设计、封装、实验方法、栅极驱动等方面的最新研究进展,《电源学报》特别推出"宽禁带器件应用技术"专辑,以期推进宽禁带器件前沿技术与应用难点和热点问题的探讨。     

基于文献计量的我国功率半导体器件研究状况分析

电力电子器件又称为功率半导体器件,是电力电子技术的核心。基于文献计量的方法对我国功率器件领域的理论创新情况进行可视化研究。以知网数据库2010~2019年间发表的科技论文作为数据源,借助Ucinet软件对我国功率器件在热点领域、研究机构、基金分布等方面进行分析。得知我国在该领域的发展状况主要为:1)研究重点大多集中在如何提高Si基IGBT和SiC基MOSFET的可靠性、工作效率等性能;2)应用领域多集中于电动汽车、电力电子器件、光伏逆变器、微波和开关电源;3)研究机构以科研院所和高校为主;4)基金项目主要以国家基金为主,诸多省市对于功率器件领域的基金项目尚是空白。分析结果旨在为政府部门及国家相关机构把控功率器件领域的知识创新情况和技术发展趋势提供参考。     

基于半导体功率损耗的小型风电变换器可靠性研究

基于半导体功率损耗,针对小型风电永磁电机常用的Boost(Intermediate boost converter,IBC)、Buck-boost(Intermediate buck-boost converter,IBBC)、背靠背(Back-to-back converter,BBC)、矩阵(Matrix converter,MC)变换器可靠性进行分析,确定变换器在特定风速下的失效周期和可靠性。在统计学基础上,建立了变换器元件的故障率统一计算模型。通过计算电力电子器件的开关损耗和导通损耗,确定Boost变换器相对其他变换器具有最高的失效周期。同时确定出变换器组件中,逆变器可靠性是影响变换器可靠性最重要的因素。通过现场数据比较四种变换器可靠性和使用寿命,证明理论分析是正确的。     

特高压直流碳化硅晶闸管阀损耗探讨

碳化硅是发展最为成熟的新型宽禁带半导体材料,且碳化硅功率器件近期已开始代替常规的硅基器件。以典型的±800 kV,额定电流为5 kA的高压直流输电工程为实例,建立了换流阀基本组件的电气模型,用PSCAD/EMTDC仿真软件搭建了换流器仿真电路,研究碳化硅晶闸管在高压直流换流阀中的应用。对基于碳化硅晶闸管和普通硅晶闸管的直流换流阀电气特性和损耗进行仿真结果比较。计算结果表明:用碳化硅晶闸管来代替传统的硅晶闸管,可以在不同的触发角和工况下大幅减少系统的功率损耗。最后估算了在直流工程中使用碳化硅晶闸管阀带来的经济效益。