SiC MOSFET短路特性

为确保碳化硅(SiC)功率器件在过载、短路等工况下能安全可靠地工作,必须充分认识SiC器件的短路机理。首先对SiC MOSFET硬开关短路故障下短路电流原理进行了分析,在此基础上对不同电路参数对SiC MOSFET短路特性的影响进行了对比分析,揭示了短路特性的关键影响因素,并对Si与SiC MOSFET短路能力和器件恶化机理进行了对比分析,从而为设计SiC MOSFET短路保护电路提供一定的指导。     

碳化硅MOSFET的Matlab/Simulink建模及其温度特性评估

为了更好地评估碳化硅(Silicon carbide,SiC)MOSFET在功率变换装置中的性能,需要建立精确的SiC MOSFET模型。针对传统的SiC MOSFET的建模方法的不足,在Matlab/Simulink环境中提出了一种基于先进迁移率模型的SiC MOSFET模型。利用Matlab/Simulink强大的数学处理能力和丰富的模块功能,该模型考虑了实际SiC/SiO_2界面特性的影响。利用SiC MOSFET的产品手册中的实测曲线和所搭建的实验电路的测试结果验证了所建立模型的准确性。基于所建立的模型,研究了SiC/SiO_2非常重要的界面参数——界面陷阱电荷对SiC MOSFET温度特性的影响;从模型和实验上对比了SiC MOSFET与Si MOSFET在开关电路中瞬态温度的变化,结果显示碳化硅功率器件具有非常优秀的温度特性。     

一种考虑温度影响的SiC JFET的数据驱动模型

提出了基于数据驱动建模思想建立考虑温度影响的常断型SiC JFET器件模型的方法,解决了目前物理建模方法应用于功率半导体器件建模过程中器件自身结构、材料等参数获取困难的问题。根据常断型SiC JFET器件手册的图表信息并结合部分实测数据,在Saber软件中建立其热电耦合模型。通过对其静态特性和动态特性的仿真和实验研究,验证了考虑温度影响的常断型SiC JFET数据驱动模型的准确性。该数据驱动建模方法可以推广应用于其他功率半导体器件如功率SiC MOSFETs和GaN FETs等的建模。     

一种新的PWM DC—DC变换器建模方法

介绍一种带变压隔离器，含多个功率开关器件的PWM变换器工作在连续状态的建模方法。该方法考虑了变换器的寄生元件，由理想功率开关管、理想二极管和理想变压器组成的理想开关部分用受控电流源和电压源替代。基于能量守恒原理，给出了确定寄生电阻、二极管正向压降的等效值的方法。为了简化模型，建立了将平均寄生元件转移到电感支路中的映射规则。文中阐述了以PWM推挽变换器为例的建模过程，得到了PWM推挽变换器工作在连续状态的动态大信号、DC及小信号模型，并进行了计算机仿真分析，结果令人满意。该建模方法的优点是模型由标准电路元件组成，因而可以直接用于通用电路仿真程序，对于更复杂的变换器拓扑尤为方便。     

上谐振型并联谐振DC／DC变换器的分析与设计

系统地分析了高于谐振频率工作的并联谐振DC/DC变换器的工作原理，讨论了无损电容C1和C2以及MOSFET寄生二极管D1和D2对MOSFET零电压开关特性的影响。文中根据电路工作中电压和电流的相对关系，把谐振逆变器的工作状态分解成A，B两种工作模式，利用恒流模型和状态空间分析法导出电路的稳态解，研究了电路在稳态状态下状态变量初值I0和Uc0的确定方法和主要功率器件的工作区间长度，文中还给出了确定谐振变换器中MOSFET的平均电流^-Isw、电脉电流有效值Ir等主要参数额定值的表达式及其设计曲线。最后给出一个输出为160W/28V、谐振频率为100kHz和变换效率达89.9%的并联谐振变换器的设计实例和实验波形。     

碳化硅基直流固态断路器短路保护方法

碳化硅器件比硅器件具有更低的导通电阻,用其制作直流固态断路器可以大大降低其通态损耗,减轻散热压力。然而相比于硅器件,由于碳化硅器件管芯面积小,电流密度大,其短路能力相对较弱,短路保护要求更高。为确保碳化硅器件安全可靠工作,提高碳化硅基直流固态断路器的可靠性,对比分析了硅基与碳化硅基MOSFET的短路能力,揭示了其器件恶化机理,研究了栅源极电压箝位方法,并结合去饱和检测,提出了一种基于源极寄生电感的"软关断"短路保护方法,制作了直流固态断路器样机进行实验验证。实验结果表明,所提方法可以降低功率器件的关断电压应力、抑制短路电流,适合碳化硅基直流固态断路器短路保护。     

新型宽带SiC功率器件在电力电子中的应用

新型宽带SiC功率器件由于其突出的性能优势在电力电子领域得到了广泛应用。首先介绍了SiC功率器件的发展现状,其次阐述了其性能特点,最后给出了SiC功率器件目前在新能源、民用输配电、航空航天等场合的应用情况,指出了SiC器件在电力电子领域的应用前景。     

桥式驱动功率MOSFET的电磁干扰与抑制

为解决功率MOSFET因栅极驱动信号振荡产生的过热损坏问题，从MOSFET的模型入手，给出了考虑驱动电路各寄生参数的半桥逆变电路等效模型．深入分析了栅极振荡的产生机理，推导了各参数与振荡之间的关系表达式，绘制了以各参数为自变量的振荡三维时域暂态关系曲线，并以此为依据进行参数优化设计，通过增加MOSFET开通时间，最大程度地抑制振荡。理论分析和实验结果表明，改进后的驱动电路简单、实用，实现了系统的安全稳定运行。     

瞬时值电流控制逆变技术比较

电流瞬时值控制逆变器有多种实现方案．本文从系统稳定性、外特性以及负载适应能力等方面对电感电流反馈滞环电流控制，固定开关频率电感电流反馈控制和电容电流反馈控制进行了对比分析，以综合评估各种控制方案的性能，为方案选择提供依据。理论分析和实验结果表明，在系统稳定条件略为苛刻的情况下，采用固定开关频率的电容电流反馈控制的逆变器具有很好的输出电压波形、很硬的外特性以及良好的非线性负载适应性．是一种较好的电流瞬时值控制技术。     

电磁式双凸极电机的非线性电感建模

电磁式双凸极电机是一种新型交流调速电机。目前对其研究主要是在基于分段线性电感函数建立的模型基础上进行的。为了能更加准确地反映电机电磁特性，本文提出了另一种建模方法：非线性电感建模。该方法首先通过数值方法得到不同相电流及励磁电流下的非线性电感函数和曲线，在此基础上构建电机模型。并就这种非线性建模方法和分段线性电感建模方法对系统性能的影响进行了比较，最后进行了仿真验证。理论和仿真结果表明：非线性电感模型和分段线性电感模型反映的电流特性基本一致，电流闭环控制时两种模型反映的平均转矩相同。但转矩脉动特性有所不同。非线性电感模型较分段线性电感模型准确。因此非线性电感模型适用于分析电机的转矩脉动特性。     

一种适用于SiC基变换器的桥臂串扰抑制方法

在对碳化硅基变换器中的桥臂串扰产生机理进行深入分析的基础上,提出一种新型有源箝位桥臂串扰抑制方法,并构成适用于碳化硅(Silicon carbide,SiC)基桥臂电路的串扰抑制驱动电路。给出其等效电路模态分析,讨论了关键参数的设计方法。设计制作了串扰抑制驱动电路模块板,并在1kW永磁同步电机(Permanent magnet synchronous motor,PMSM)驱动实验平台上进行了验证。实验结果表明,该方法能够有效抑制SiC基变换器中的桥臂串扰。     

移相控制全桥变换器的分析

移相控制全桥主换器利用变压器的漏感和功率管的寄生电容来实现零电压开关，同时又实现了ＰＷＭ控制，而不需要增加吸收电路。该变换器电路结构简洁，控制电路螽，是中大功率直直变换场合的理想电路拓扑之一。     

永磁双凸极电机绕组互感对电流特性影响的分析与仿真

永磁双凸极电机是一种新型交流无刷电机。本文主要就其绕组互感对电机电流特性影响进行分析。文中首先根据等效磁路图给出了双凸极电机相绕组到感的表达式，然后结合控制电路和数学模型对绕组互感对电机电流特性的影响进行理论分析，最后给出了仿真实例。理论和仿真分析都表明绕组互感对电流特性在稳态导通、关断区间以及电流换流过程存在影响。     

Characterization of Self-driven Cascode-Configuration Synchronous Rectifiers

This paper presents a cascode configuration synchronous rectifier device based on silicon MOSFET and Schottky diode,which can replace traditional power diode directly. This structure has self-driven ability with simple external circuit,and the conduction characteristic is preferable to a power diode. Static characterization and switching behavior analysis of proposed structure are conducted in this paper. The switching process is illustrated in detail using real model which considers the parasitic inductances and the nonlinearity of junction capacitors. The real time internal voltage and current value during switching transition are deduced with the equivalent circuit. To validate the analysis,two voltage specification rectifiers are built. Finally,double-pulse test results and the practical design example verify the performance advantages of proposed structure.     

数字式重力计量设备电磁兼容性

针对数字式重力计量设备,提出了基于传导电磁干扰(Electromagnetic interference,EMI)噪声抑制的噪声分离网络优化结构和电感电容优化滤波器设计,以及基于辐射噪声抑制的传输线共模电流分析方法,并进行了详细阐述。实验结果表明,本文方法不仅可使设备满足GB9254的EMI检测标准,而且设计的优化滤波器可减小寄生参数影响和降低经济成本,同时辐射噪声抑制避免了借助电波暗室测量及电磁屏蔽等复杂辐射EMI噪声估计和抑制措施。     

半桥双降压式逆变器电流检测及控制方法改进

滞环控制半桥双降压式逆变器实现了逆变器的无偏置电流模式,桥臂不可能直通,功率开关管和续流二极管可分别最优选取,具有较高的效率。但其电流采样为两电感电流独立采样,因此需要两套电流采样电路。本文研究了一种基于单电流检测的改进的控制方法。该方法将精密整流电路引入逆变器的控制电路中,利用精密整流电路的特性,将单电流检测信号分解成两个正负不失真的半波信号,实现半桥双降压式逆变器的控制。该方法在不影响逆变器各项性能指标的前提下,缩小了逆变器的体积,节约了成本。作者研制了一台500 W的原理样机,通过实验验证了理论分析的正确性。     

谐振直流环节逆变器的过零控制

谐振直流环节逆变器的直流环节输出电压为周期性回零的直流脉冲波形，逆变器功率管为实现零电压开关，除了要满足一定的开关规律外，还必须控制在直流脉冲波形的过零处改变开关状态，本文对逆变桥功率管的过零控制作了详细分析，分别以谐振直流环节逆变器和结实型谐振直流环节逆变器为例，讨论了过零控制信号的两种检测方法，直接检测和由控制逻辑转换检测，由分析可见：利用实际电路控制信号之间的逻辑关系获得过零信号简洁，可靠。根据逆变器谐振脉冲保持器的工作原理，提出利用采样保持电路可实现功率管的过零触发，给出了实验波形。