SIC MOSFET在感应加热电源中的应用

目前,感应加热电源技术主要朝着大功率、高频率和智能化控制技术的方向发展。然而,随着逆变开关频率的提高,功率器件的开关损耗随之增加。具有高临界雪崩击穿电场强度、高热导率、小介电常数等突出优点的宽禁带半导体材料SiC MOSFET的应用为这一问题的解决提供了理想的方案。本文详细研究了感应加热电源逆变器的设计、SiC MOSFET器件的驱动电路以及电源的功率扩展等问题;开发出了频率超过800 kHz,单逆变桥功率超过50k W的新型感应加热电源;通过并桥处理,电源单机容量可达200 kW,在一定程度上填补了将新型SiC MOSFET器件应用于感应加热领域的空白。     

高频感应加热电源功率器件MOSFET驱动电路

针对多管并联的MOSFET驱动这一难题,通过分析MOSFET开关过程,得出了MOSFET开关转换对驱动电路的要求,以及驱动电流和驱动功率的计算方法,最后采用脉冲变压器法设计了高频感应加热电源功率器件的驱动电路,并给出了电路的设计参数及实验波形.     

多管并联SiC MOSFET驱动电路设计

分析了SiC MOSFET驱动电路的基本要求,并对驱动电路的结构、驱动电压的选取和可靠性设计等进行了重点研究,设计出一款简单实用的驱动电路,解决了多管并联的SiC MOSFET。驱动这一难题。另外,搭建了双脉冲实验电路对驱动电路进行了相关测试,分析确定了最佳门极电阻的参数和缓冲吸收电路。最后,将所设计驱动电路应用于50 kW/800 kHz的多管并联感应加热电源,进一步验证了所设计驱动电路适用于高频、大功率场合,具备一定的工业应用价值。     

基于碳化硅功率器件的高频感应焊机设计

高频感应焊机可用于钢管直缝焊接,主要特点为开关频率高和设备功率大,功率器件为硅MOSFET和硅快恢复二极管。由于硅基功率器件的特性限制,高频感应焊机的效率、容量和成本受到了一定制约。随着碳化硅功率器件技术的不断成熟,其性能特点尤其适用于大功率高频感应焊机设备。通过对硅和碳化硅功率器件参数进行对比分析,使用碳化硅功率器件对现有串联型高频感应焊机主电路进行优化,并设计了适用于多器件并联的SiC MOSFET驱动电路和功率单元。最后,搭建了1台100 kW/500 kHz的SiC MOSFET串联型高频感应焊机样机,进行实验测试。实验结果表明,所设计的高频感应焊机性能和焊接效率均高于现有设备。     

多管并联SiC MOSFET驱动电路串扰抑制方法

为解决大功率高频串联谐振逆变器中多管并联碳化硅(SiC)金属-氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)驱动电路存在的串扰问题,分析了驱动电路串扰问题产生的机理和常用驱动串扰抑制方法,优化了驱动电路结构和器件参数,设计了一种具有串扰抑制作用的多管并联SiC MOSFET驱动电路。搭建了一台SiC MOSFET高频H桥串联谐振逆变电源样机,对驱动电路进行了相关测试,验证了所设计的驱动电路可有效抑制串扰。     

200kW/400kHz固态高频感应加热电源

随着大功率半导体器件的发展,固态高频电源在容量和频率两方面都得到很大提高,除在一些特殊应用领域(如高频介质加热等行业)外,固态高频电源完全能取代电子管高频电源,而成为新一代感应加热电源的代表。本文以MOSFET作为逆变器的开关器件,以多管并联的方式开发出容量为50kW的单桥,然后以逆变桥并联的方式研制出200kW/400kHz的逆变器。设计了特殊的大功率驱动电路,实现了对器件多管并联的可靠驱动。采用PI控制的锁相环(PhaseLockedLoop,PLL)方法,实现了对负载频率的准确跟踪和对逆变状态的可靠控制,保证了逆变器的安全。采用高频变压器实现负载阻抗的匹配,不仅保证了逆变器的高输出功率,而且实现了逆变器之间的均流。     

感应加热电源频率跟踪技术研究

基于SG3525、CD4046、反相器及MOSFET提出了一种用于感应加热电源的频率跟踪电路,保证了负载电路始终处于弱感性状态,实现了感应加热电源的频率跟踪,提高了感应加热电源工作的可靠性和有效性。     

新型斩波电路在感应加热电源中的应用研究

介绍了一种应用于中频感应加热电源的新型软斩波电路.与传统晶闸管感应加热电源相比,采用该斩波电路的中频感应加热电源中的功率器件实现了软开关,降低了功率器件的开关损耗,提高了整机效率,改善了输出功率因数.分析了电源的结构和工作原理,设计了一台基于该新型电路的样机,实验验证了该电路的优点.     

SiC MOSFET驱动及保护电路设计

SiC MOSFET器件具有高耐压、低导通电阻、高频等优良特性,工业应用中具有明显优势,发展快速。本文首先阐述了SiC MOSFET主要特性,分析了驱动电路的特点,并给出了基于分立器件的驱动及保护电路设计。基于CREE公司最新第三代器件,设计了驱动电路,并通过双脉冲电路及桥臂直通电路测试验证所设计的SiC器件门极驱动电路参数及短路保护电路参数的准确性和合理性。     

基于多电平逆变器的高频感应加热电源若干问题的研究

由于功率金属氧化物半导体场效应管(MOSFET)电压容量等级较低,为实现高频感应加热电源的大功率输出,对基于多电平变换技术的串联谐振电压源逆变电路在感应加热电源中的应用问题进行了研究.给出了一种带无源无损吸收电路的多电平逆变拓扑结构以及吸收电路的参数设计方法,实现了逆变电路中二极管反向恢复现象的抑制及功率器件开关条件的改善;通过对逆变电路死区工作过程的分析,确定了逆变电路的信号触发方式,解决了负载电压二次换向及电压波形的调整问题.通过工作频率为500kHz的感应加热电源的仿真和实验结果,验证了研究工作的可行性及正确性.     

并联谐振感应加热电源扫频启动的设计和应用*

在负载谐振频率范围较大的情况下,扫频启动是提高并联谐振感应加热电源启动成功率的一种方法.采用模拟器件的鉴相电路存在器件老化、频率跟踪响应慢的问题,数字信号处理器(DSP)在感应加热电源上的应用能解决这些问题.分析了以DSP为控制器的感应加热电源扫频启动流程,通过Simulink仿真和验证扫频启动的过程,介绍了整流相序自适应和相位检测的电路及方法.在样机中成功应用了该方法进行启动.     

超高频感应加热功率器件MOSFET突波抑制探讨

本文主要探讨超高频电磁感应加热电源中MOSFET功率器件应用时,为达到高稳定度,设计时需研究相关技术：包括以零电压切换技术来达到突波抑制、防止功率器件震荡的MOSFET小信号模式分析、RBSOA的量测、MOSFET失效检测、器件温度影响等课题。研究构建了3 kW超高频感应加热电源,工作频率最高可达1MHz,硬件架构采用串联共振系统,藉此研讨该电源相关课题     

基于源极电感检测法的SiC MOSFET短路保护电路研究

碳化硅金属氧化物半导体场效应晶体管(SiC MOSFET)凭借高工作温度、高开关频率和低导通损耗等优点,被广泛应用于高压、高温和高工作频率场合,但SiC MOSFET的短路耐受时间较小,仅为2～5μs,这对SiC MOSFET的短路保护电路提出了更高的要求.首先总结分析SiC MOSFET短路故障特性,然后基于源极电感检测法设计一款SiC MOSFET短路保护电路并简要分析其工作原理,最后搭建实验平台进行实验验证.实验结果表明,所设计的短路保护电路结构简单,当SiC MOSFET发生硬开关短路故障或负载短路故障时,保护电路能够在故障发生的1μs内关断器件,保证器件的安全运行.     

时间分割式IGBT高频感应加热电源的研究

研究了一种采用时间分割控制方法的IGBT高频感应加热电源。该方法充分利用了IGBT器件的高压大容量器件特性,使采用IGBT替代功率MOSFET制作高频大容量感应加热电源成为可能。采用这种控制方式的高频大功率电源电路结构简单、控制方便,电源的输出频率可以得到极大的拓展,具有很好的应用前景。     

1 MHz并联型谐振逆变器锁相环设计号性能分析

提出一种实用的固态兆赫级感应加热电源锁相环设计电路,对其锁相时间、捕捉时间以及系统的稳定性能进行了验证,并利用该电路对并联谐振逆变器进行控制,使得功率MOSFET实现零电流零电压开关。逆变器的工作频率跟踪系统固有谐振频率,使该电源始终运行在负载功率因数近似于1的准谐振状态。     

SiC MOSFET驱动电路设计与实验分析

为使SiC MOSFET在应用中安全可靠的工作,通过对SiC MOSFET开关特性的分析,设计了一种SiC MOSFET驱动电路。该电路具有结构简单、实用性强、速度快、输出功率大等特点。另外,在高功率、高频等特殊环境下工作,为了提高SiC MOSFET的可靠性,还对器件过载保护电路进行研究。通过Pspice软件仿真实验,发现过载保护电路可以有效地保护器件不受损坏。最后,搭建双脉冲实验平台,验证驱动电路的基本功能并测试采用不同栅极电阻时对SiC MOSFET开关特性的影响。实验结果表明:该电路具有良好的驱动能力。     

一种新型高频感应加热用驱动、保护电路

本文研究了一种电压型高频感应加热电源用MOSFET驱动电路,它结合IXDD414CI驱动芯片进行设计,结构简单、工作频率高、成本低、易实现、可靠性好、抗干扰能力强。可用于400kHz／10kW的MOSFET感应加热逆变电源中。实验结果证明,电路驱动波形良好,能保证功率MOSFET安全、可靠地运行。     

SiC MOSFET短路保护电路研究

碳化硅(SiC)金属-氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)在高频、高压、大功率场合的研究和应用越来越多,能够提升变流器的效率和功率密度,而短路保护技术是SiC MOSFET驱动电路的关键,对变流器的安全可靠工作尤为重要。首先分析总结了SiC MOSFET短路保护电路的特点,结果表明基于检测漏源极电压的短路保护方法更易于工程实现。在此基础上,针对两种漏源极电压保护电路方案,研究了其参数设计方法,分析了不同故障条件下的延迟时间,并进行实验验证。仿真与实验结果表明,漏源极电压检测方法能对SiC MOSFET进行有效保护,采用比较器和基准电压的漏源极电压保护电路更易于设计,在应用中可靠性和稳定性较高。     

大功率SiC MOSFET驱动电路设计

在实际工程应用的基础上,针对50k W/1MHz的高频感应加热大功率SiC MOSFET电路要求及SiC MOSFET开关特性进行开发研究。通过对SiC MOSFET的开通过程特性进行详细研究,得出使其可靠、安全驱动的要求,在现有已经成熟应用的Si MOSFET驱动电路基础上对其进行改进,研究适合工作在兆赫范围内的SiC MOSFET驱动电路。并采用双脉冲实验验证所设计驱动电路的基本特性及确定最佳门极电阻参数。     

SiC MOSFET驱动电路设计与实验分析北大核心

为使SiC MOSFET在应用中安全可靠的工作,通过对SiC MOSFET开关特性的分析,设计了一种SiC MOSFET驱动电路。该电路具有结构简单、实用性强、速度快、输出功率大等特点。另外,在高功率、高频等特殊环境下工作,为了提高SiC MOSFET的可靠性,还对器件过载保护电路进行研究。通过Pspice软件仿真实验,发现过载保护电路可以有效地保护器件不受损坏。最后,搭建双脉冲实验平台,验证驱动电路的基本功能并测试采用不同栅极电阻时对SiC MOSFET开关特性的影响。实验结果表明:该电路具有良好的驱动能力。