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。     

LCL并网逆变器的单逆变器侧电流控制性能分析

对LCL滤波并网逆变器来说,单逆变器侧电流闭环控制实现较为方便,但是控制延迟导致系统仍存在欠阻尼谐振甚至不稳定。无源阻尼方法虽可实现优良的电流控制性能,但会导致额外的功率损耗;附加数字滤波器的有源阻尼方法具有改善系统稳定性的能力,但是数字滤波器在非谐振频率处的幅值以及相位特性影响控制性能。以无源阻尼方法下系统性能为基准,对比了已有的逆变器侧电流闭环控制有不同的谐振频率同控制频率的比值条件下的性能,结果表明在一拍采样与计算延迟下,已有的单逆变器侧电流闭环控制难以兼顾系统稳定性、动态特性以及鲁棒性,附加数字滤波器的有源阻尼方法具有较大的局限性。     

中间电流型双管正激式光伏微逆变器

为克服现有光伏微逆变器电压应力高、结构较复杂的缺点,提出了一种中间电流型双管正激微逆变器。该变换器中所有开关都可实现软开关,并消除了变压器副边整流二极管的反向恢复损耗。分析了所提微逆变器的工作原理,并得到了微逆变器的最大占空比、占空比的预置值、开关管的电流应力以及无源元件参数。建立了所提微逆变器的实验样机,实验结果验证了所提微逆变器具有优良的性能。     

一种改进型的基于双移相全桥的SWISS整流器

目前,电流源型SWISS整流器普遍存在硬开关与开关应力大等问题,严重影响了整流器的功率密度。为了改善高功率应用场合中的效率,该文在原有的隔离型双移相全桥SWISS整流器拓扑的基础上,针对该拓扑存在的滞后桥臂软开关范围窄的问题,提出一种带有中点电容钳位的改进型基于双移相全桥的SWISS整流器。传统全桥的滞后桥臂软开关严重依赖漏感存储能量,只能在较大负载时实现软开关,而该文提出的拓扑通过独立设计超前桥臂和滞后桥臂的变压器,使得在负载较轻时可以同时利用变压器一次侧漏感与一次侧励磁电感共同辅助滞后管寄生电容充放电,实现滞后管的软开关,而不增加过多的额外损耗。该文具体分析滞后管开关的死区时间内,电路的详细工作状态,建立各项电路参数与滞后管软开关实现之间的关系。最后通过仿真模型与样机模型验证了理论分析的正确性以及改进型拓扑的可行性。