刘昌赫，王学远

（同济大学新能源汽车工程中心，上海 201804）

Si器件由于其本身物理特性的限制，已经达到其性能极限，不能满足一些有高温、高压和高效率需求的应用场合。与Si材料相比，SiC材料在禁带宽度、击穿场强和导热系数方面有很大提升。基于这些特性，SiC MOSFET相较于Si MOSFET拥有高耐压、高导热率和低开关损耗等优势[1]。

双有源桥拓扑是当前常用的双向DC/DC拓扑。双有源桥变换器作为高频功率模块，具有小体积、高效率和高功率密度等优势。此外由于拓扑使用的惯性元件较少，双有源桥DAB（dual active bridge）拓扑具有控制灵活和反应迅速等特点[2]。该拓扑共使用8个开关管，开关管上的功率损耗在总损耗中占比很大，因此DAB拓扑中SiC MOSFET的低开关损耗特性能够进一步提升效率。由于DAB拓扑输出功率范围与储能电感有关，通过实验研究不同频率、不同功率等级下拓扑效率时需要针对不同工况绕制多个特定感值的储能电感。因此本文采用仿真分析的方法对SiC MOSFET与Si MOSFET的双有源桥效率进行研究。

本文在Simetrix中搭建了仿真模型，在单管层面上对比了2种MOSFET的损耗差别，在效率层面上对SiC MOSFET的优势进行分析。此后建立了效率仿真用变压器损耗模型，结合Ansoft Maxwell有限元模型搭建了双有源桥拓扑DC/DC等效效率仿真电路，通过系统层面的DC/DC效率仿真对比了使用2种MOSFET时拓扑在3.3 kW额定输出功率下效率，与同功率等级的Si MOSFET相比研究SiC MOSFET在何种工况下能体现出其优势。

1 Si与SiC MOSFET单管效率对比

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