【摘 要】
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功率半导体器件是电力电子变换器中的重要组成部分,SiC器件的出现和应用进一步推动了电力电子变换器的发展,但SiC器件的高速开关特性使其对寄生参数更加敏感,也带来了一系列问题。本文围绕着SiC器件的损耗计算方法,搭建了考虑寄生参数的开关分析模型,完成了开关损耗计算方法的对比与验证、以及寄生参数对开关特性的影响分析,最后在LLC充电机实验平台上完成了损耗计算方法的验证和对比。首先,论文详细分析了双脉冲
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功率半导体器件是电力电子变换器中的重要组成部分,SiC器件的出现和应用进一步推动了电力电子变换器的发展,但SiC器件的高速开关特性使其对寄生参数更加敏感,也带来了一系列问题。本文围绕着SiC器件的损耗计算方法,搭建了考虑寄生参数的开关分析模型,完成了开关损耗计算方法的对比与验证、以及寄生参数对开关特性的影响分析,最后在LLC充电机实验平台上完成了损耗计算方法的验证和对比。首先,论文详细分析了双脉冲电路下SiC MOSFET的寄生参数模型,搭建了非线性电容的模型,此模型采用了三段恒定电容的模型来描述非线性电容的变化规律;对SiC MOSFET的开关波形进行分析,完成了开关分析模型的搭建工作,并给出了寄生电感的估算方法,在双脉冲实验和Pspice仿真下,完成了开关模型的验证工作;分析了不同位置寄生参数的大小对SiC MOSFET开关特性的影响,为优化电路设计提供了理论基础。其次,本文分析了寄生参数对开关损耗的影响情况,在搭建的开关分析模型基础上,采用了积分法和能量守恒法来计算开关损耗,计算了考虑寄生参数和不考虑时开关损耗的误差,并在能量守恒法的基础上,得到了开关过程中储存在寄生参数的能量,分析了影响开关损耗的因素;对比了Si/SiC MOSFET的基本特性和开关特性,得到两者在开关特性上的主要特点和区别;完成了MOSFET和二极管的通态损耗的计算方法研究。最后,在全SiC器件的LLC变换器充电机样机上完成了损耗计算方法的验证工作。分析了LLC的工作原理,指出了LLC中开关管、体二极管和整流二极管的损耗分布情况,给出了相关损耗的计算公式;对LLC变换器的主电路参数和控制系统进行了详细的介绍,并结合开关模型和损耗计算方法,得到了功率回路寄生电感的大小,完成了开关损耗计算方法的实验验证。
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