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。     

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。     

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.     

SiC MOSFET高频感应加热电源系统研究

采用新型功率开关器件SiC金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET),利用多器件并联和多逆变桥并联的扩容方式完成了800 kHz/150 kW高频大功率感应加热电源的系统研制。设计了易实现且实用性较强的SiC MOSFET驱动电路,提出带延时补偿调整的锁相控制策略,并对直流过流检测保护电路和失锁检测保护电路进行了设计。试验结果表明了所设计的感应加热电源能够实现安全可靠运行。     

2007中国功率器件市场发展趋势分析

全球能源需求的不断增长以及环境保护意识的逐步提升使得高效节能产品成为市场发展的趋势。电源管理IC、MOSFET等功率器件越来越多的应用到整机产品中。中国功率器件市场在2007-2011年将继续保持快速增长,预计到2011年时中国功率器件市场销售额将达到1680.4亿元.2007-2011年中国功率器件市场年均复合增长率为19.1%。     

航空航天电源专辑主编述评

和地面应用环境相比较，航空航天电源具有空间环境复杂、可靠性要求高、长寿命和高功率密度、可维修性难度大等特点。另外，随着人类向星辰大海进军的步伐不断加快，需要在光伏电源系统技术的基础上，探索无光照条件下的燃料电池、核电源等新型能源系统技术或多种能源组合供电技术、无线能量传输技术和大功率电推进等技术，逐步形成了具有航空、航天特色的新材料、新器件、高可靠封装、高效功率变换、智能配电和并网等技术体系和架构。近年来，适应空间环境的新材料、宽禁带半导体功率器件,三维立体封装与互连技术、智能控制与故障诊断技术、分布式能源系统技术、新型发电与储能等技术成为当前的研究热点，并受到了学术及业界的关注。《电源学报》特别推出《航空航天电源》专辑，以期推进航空航天电源相关技术的难点和热点问题探讨。     

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.     

一种新型高频感应加热用驱动和保护电路

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。用于400kHz/10kW的MOSFET感应加热逆变电源中,给出的实验结果证明驱动波形良好,能保证功率MOSFET安全、可靠地运行。     

基于功率MOSFET模块驱动电路的研究与实现

功率MOSFET已广泛应用于开关电源、电机调速、不间断电源、超声波发生器以及高频感应加热电源等诸多领域.与GTR相比较,它具有开关速度高、安全工作区较宽、驱动功率小等优点,而限制其应用的一个重要因素是开关容量.文章讨论一种具有保护功能的功率MOSFET模块驱动电路,并讨论了其参数估算方法,该电路可工作在数百千赫兹频率下,常用于高频感应加热电源中.     

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。     

直流高压发生器设计中的四个关键问题

为了解决基于开关电源技术的直流高压发生器研制中的关键问题,分别介绍了系统方案设计、开关管驱动电路、缓冲电路和高频升压变压器设计4个关键技术。系统主要由功率部分和控制部分组成,前者用高频逆变和倍压整流的方案,后者采用MCU和CPLD结合的架构;开关管MOSFET驱动电路用A316J实现;RCD网络实现缓冲电路的设计;多槽排绕的方式绕制高频升压变压器。调试结果表明,开发出120kV、5mA输出的直流高压发生器可满足现场试验要求。     

串联型逆变器脉宽移相时的最大移相范围研究

对串联型感应加热电源逆变侧调功技术进行了分析研究,重点讨论了脉宽移相控制技术的工作原理及特点。以MOSFET作为逆变器的开关器件,通过分析脉宽移相控制技术下器件的损耗,来确定移相角的最大取值范围。通过MATLAB仿真和样机实验,对理论分析进行了验证,其结果证明了分析的合理性。     

Si IGBT/SiC MOSFET混合器件及其应用研究

综述了Si IGBT/SiC MOSFET混合器件在门极优化控制策略、集成驱动设计、热电耦合损耗模型、芯片尺寸配比优化和混合功率模块研制等方面的最新研究成果与进展。Si IGBT/SiC MOSFET混合器件结合了SiC MOSFET的高开关频率、低开关损耗特性和Si IGBT的大载流能力和低成本优势,已有文献的最新研究和实验结果验证了该类器件的优异特性,表明其对高性能电力电子器件实现更高电流容量、更高开关频率和较低成本具有重要意义,是高性能变换器应用中非常有潜力的功率器件类型。     

一种高频自冷的全数字控制有源电力滤波器

在现代化电网中,以数字化控制技术为核心的有源电力滤波器(APF)在改善电能质量方面得到广泛应用。在某些特殊应用场合,APF产品对于功率密度和散热方式有着严格的要求。基于此,提出一种高频自冷有源电力滤波器产品,该产品采用传统两电平拓扑结构。功率器件选择三相全桥碳化硅(Si C)MOSFET模块,控制系统选择DSP+FPGA综合控制的方式。最终,将其应用于20 A的三相四线制APF样机中。     

SiC MOSFET特性及其应用的关键技术分析

SiC MOSFET(silicon carbide metal-oxide-semiconductor field-effect transistor)以其优越的特性受到国内外学者的广泛关注,采用SiC器件的变换器能够采用高的开关频率、适应高温工作,实现高的功率密度,在一些应用场合能够代替Si基高频开关器件而显著提高电能变换装置的性能。然而,SiC器件与Si器件存在较大的差异,在实际应用中直接替换使用会存在诸多的问题,例如提高工作频率后产生的桥臂串扰、电磁干扰EMI(electromagnetic interference)等问题。目前已有大量关于SiC MOSFET应用研究的文献,但大部分都是针对SiC MOSFET应用中个别问题的研究,尚缺少对SiC MOSFET应用研究成果的系统性归纳与总结的文献。首先基于对SiC MOSFET与Si MOSFET/IGBT(insulated gate bipolar transistor)的静态、动态特性的对比,总结出SiC MOSFET在实际应用中需要关注的重点特性;然后从SiC MOSFET建模、驱动电路设计、EMI抑制以及拓扑与控制方式的选择等方面对已有的研究成果进行归纳与评述;最后指出了SiC MOSFET在应用中所需要研究解决的关键问题。