基于全碳化硅MOSFET的导轨车充电机应用研究

碳化硅器件因其具有高温、高频和低损耗的性能优势,可有效提高系统效率、降低能耗、减小系统体积和重量,在轨道交通领域有广阔的应用前景。为满足轨道交通日趋智能化、小型化、轻量化的发展需求,针对导轨车辅助变流器,研究了基于一种高压全碳化硅MOSFET器件的导轨车辅助充电机,对碳化硅移相全桥充电机进行参数设计,并通过实验验证碳化硅充电机在效率和温升方面的优势,证明了高压碳化硅应用的可行性。     

基于全碳化硅的车辆辅助逆变器应用研究

为满足轨道交通高频化、小型化、轻量化、高功率密度的发展需求,在此研究一种基于高压全碳化硅(SiC)金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)器件的轨道车辆辅助逆变器。采用某型号SiC器件建立20 kW试验平台,验证SiC器件运行的可行性与稳定性,并通过对比SiC器件与硅(Si)器件性能,证明SiC器件的高效性。     

基于碳化硅器件的双馈风电变流器效率分析

碳化硅(SiC)器件的阻断电压高,开关速度快,耐高温。分析了基于SiC器件的2MW双馈风力发电系统,对几种典型变流器拓扑进行了效率分析并与Si IGBT两电平、三电平二极管中点箝位(NPC)变流器进行比较。在3 kHz开关频率下,SiC MOS两电平变流器较Si IGBT两电平效率提高3%,三电平变流器效率提高1%。     

碳化硅功率器件

碳化硅材料具有优越的电性能，如高的击穿电场，高的电子饱和速度，大的热导率使其在功率器件方面具有很大的潜力，近年来引起人们的高度关注。 本文将从材料特性，器件工艺和特性，以及国内发展情况几个方面介绍碳化硅功率器件的现状。     

基于SiC MOSFET的辅助变流器应用研究

辅助变流器是轨道交通车辆的重要部件,采用SiC MOSFET作为开关器件能整体提升变流器功率密度。将原有变流器系统完成以SiC MOSFET为开关器件的功率模块整体替代,对周边无源器件进行优化设计;根据SiC MOSFET器件特性设计一款驱动电路,并进行性能测试;针对辅助变流器主电路拓扑,建立各部分损耗模型,通过仿真进行验证,并对前后系统进行损耗对比。     

碳化硅器件在直流充电桩中的应用研究

碳化硅功率器件具有开关频率高、高耐温和低损耗的特性优势,可以有效提高系统效率和功率密度,因此在直流充电桩电源模块中具有广阔的应用前景。这里首先根据直流充电桩行业标准,提炼完善其电源模块的技术指标。其次,为了满足电动汽车快速充电需求,研究了一种基于全碳化硅功率器件的电源模块。最后,通过实验验证全碳化硅电源模块在效率和功率密度方面的优势,证明了碳化硅功率器件在直流充电桩领域应用的可行性。     

器件混合型三电平变流器损耗优化PWM策略

碳化硅(SiC)与硅(Si)器件混合型三电平有源中点箝位(3L-ANPC)变流器可采用两种脉宽调制(PWM)方法。基于双脉冲测试平台得到器件开关特性及损耗,建立了两种不同PWM方法下的三电平变流器损耗模型。得到不同调制方法下变流器的损耗分布,通过分析损耗随载波周期内占空比及负载电流的变化关系,提出一种面向总损耗优化的混合型PWM策略,通过监测载波周期内输出电流以及占空比大小进行查表判断,选择损耗更低的PWM方法以实现更高的变流器效率。最后通过一个30 kW单相变流器实验平台及其效率测试数据验证了所提出PWM策略的有效性。     

地铁牵引变流器试验系统方案

地铁牵引变流器试验系统是一个高阶次、非线性、强耦合的多变量系统,其静态和动态性能的好坏直接关系到地铁机车的性能,本文对搭建性能可靠、使用方便、测量数据准确的主牵引系统实验平台的整个工作过程作了详细介绍,给出了该系统的试验方案。对地铁牵引变流试验研究工作者有实际意义。     

2-SiC混合型三电平ANPC变流器损耗均衡策略

提出一种针对2-SiC混合型三电平有源中性点箝位(3L-ANPC)变流器的损耗均衡策略,通过设计新的开关状态和切换顺序,使得SiC器件承担更多的开关事件,在零电平状态时两条零电平回路同时导通,降低系统导通损耗。同时通过合理分配开关时序,实现一半Si开关管在全开关周期的零电流开关(ZCS),进一步提高变换器效率。提出器件损耗分析模型,评估所提出方法的器件损耗分布情况。最后,搭建单相ANPC逆变器实验平台,实验结果验证了该调制方法的有效性。与现有调制方法相比,所提2-SiC 3L-ANPC变流器调制方法能够实现更高的系统效率和更好的损耗均衡效果。     

低应力全桥型串联谐振直流环节变流器

提出了串联谐振直流环节节流器的新拓扑结构,在取消直流大电感并为开关器件提供零电流开关条件的同时,有效地降低了开关器件的电压电流应力,可采用与同等容量下非谐振型交流器相同等级的开关器件。介绍了电路工作原理,分析了器件的电压电流应力,并给出了仿真及实验波形。     

基于超级电容储能的SiC器件变流器性能分析

超级电容储能系统的促进功率响应能力优势是改善分布式发电电源的电能输出效率的有效方式,为此利用SiC器件设计SiC MOSFET典型等效开关模型,并将其应用到超级电容储能系统中,进一步提升系统单位能量的传输能力。基于超级电容器工作原理,建立超级电容储能系统数学模型,有效分析基于超级电容储能的SiC器件变流器性能。经仿真验证,超级电容器可准确响应功率由负到正的变化;随着传输功率的逐渐增大,基于超级电容储能的SiC器件变流器传输效率也呈现上升趋势,在功率接近储能系统变流器额定功率时,变流器效率逐步稳定,运行效率在98%左右;响应速度较快,输出电压波动以及输出功率的波动幅度较小,具备较强的输出抗干扰性;达到电压稳定输出的时间较短,且超调量较低。     

基于SiC MOSFET的高压输入LLC变换器研究

针对高输入电压场合,设计了基于SiC MOSFET的共初级开关管的多变压器输入串联输出并联LLC变换器。通过采用SiC器件提高了变换器开关频率,减小了DC/DC变换器体积。对电路工作原理和均流特性进行了分析,从效率和控制复杂度的角度合理选择电路参数,降低开关损耗,提高变换器效率。最后,制作了一台输入电压为800~1 000 V,输出为25 V/2 kW的样机,验证了LLC变换器设计的合理性。     

基于WBG器件的零电流直流隔离变换器研究

提出了一种可在零电流开关ZCS(zero-current switch)下仅通过功率开关器件达到直流隔离效果且输出电压在一定范围可调的直流变换器拓扑结构。首先分析了该变换器稳态时的工作原理及电路模型,并推导出了在含有寄生参数下的输出电压数学表达式;然后通过接触电流TC(touch current)对电路的隔离性能进行了评估,并论述了共模漏电流的抑制方案以提升电路隔离效果;最后基于宽禁带WBG(wide bandgap)材料碳化硅MOSFET下设计了原理性实验样机,并对理论分析进行了验证。     

一种基于三有源桥的SiC交直流变换器研究

为实现分布式电源尤其是光伏的灵活接入,提出了一种三端口交直流变换器拓扑结构与设计方案,采用三有源桥DC/DC变换器和三相DC/AC变换器的组合,为分布式电源、负载与电网之间提供灵活的连接方式.研制了基于三有源桥的碳化硅(SiC)交直流变换器样机,设计并调试通讯系统,通过上位机协调各模块执行控制算法,以满足不同工况下交直流混合的控制需要.根据实际应用场景设计了两种工况,并通过仿真和实验测试样机在两种模式下电压控制和主从均流算法的可靠性,同时测定整机运行的效率.实验结果验证了该变换器具有良好的稳定性和较高的运行效率,对交直流混合配电的相关研究具有重要意义.     

基于SiC MOSFET三电平Buck变换器电压尖峰抑制研究

SiC MOSFET工作频率高,温度稳定性好,应用于三电平Buck变换器中可以减小系统损耗,提高系统效率,但SiC MOSFET的高频特性会使其开关过程中的电压尖峰更为严重。针对该问题,分析了三电平Buck电路SiC MOSFET开关过程及瞬态电压尖峰产生机理;在传统的充放电型RCD吸收电路的基础上加以优化改进,设计了一种低损耗型RCD吸收电路作为电压尖峰抑制方法。首先,对充放电型RCD吸收电路和改进后的低损耗型RCD吸收电路的工作原理及损耗进行对比分析;其次,搭建了三电平Buck变换器实验装置,对吸收电容和电阻进行参数设计;最后,通过实验验证了低损耗型RCD吸收电路的有效性、参数设计的合理性;结合理论分析和实验结果表明,相比于带充放电型RCD吸收电路,带低损耗型RCD吸收电路的三电平Buck变换器具有更低的损耗。     

基于SiC MOSFET的移相全桥ZVS变换器

移相全桥ZVS变换器通过软开关技术,显著地减小了开关损耗,并进一步提高装置的效率,得到了广泛应用,但传统移相全桥ZVS变换器在低压大电流情况下整流二极管导通损耗较大。首先采用同步整流技术,降低了次级整流管的导通损耗;然后采用在原边加箝位二极管的方法抑制了副边整流管两端的电压尖峰;并且采用在原边串联隔直电容的方法抑制直流分量;最后用Saber搭建SiC MOSFET半桥模块的仿真模型,通过MATLAB和Saber协同仿真来验证高频下SiC MOSFET的工作特性。     

基于SiC MOSFET的单相三电平变换器设计

围绕高开关频率小功率单相交直交变换器效率提升问题,设计了一种基于SiC MOSFET的高效率单相三电平三桥臂变换器.该变换器主要包括分别用于整流器和逆变器2个T型三电平桥臂和一个公共桥臂,其多电平拓扑可优化谐波性能,减少开关损耗.分析了变换器运行方式,并设计了包含直流电压控制的级联电压电流控制器.同时,因T型三电平桥臂...     

基于SiC器件的大功率交错并联Buck电路

交错并联Buck电路能够以较低的开关频率实现高频输出,在与传统的Buck电路输出电流相同的情况下,输出的电流纹波减小,支路电流为主电路的1/2,从而减小了开关管和二极管的电流应力,在一定程度上可以提升电路效率。碳化硅(SiC)作为一种新型材料,可以在高压、大功率、高频、高温条件下应用。在大功率条件下把碳化硅和交错并联Buck电路结合起来,与硅(Si)器件进行对比,通过实验进行验证,结果证明SiC交错并联Buck电路的应用优势。