庄桂元 张 兴 刘 威 庄加才

带飞跨电容的三电平拓扑中SiC MOSFET过电压与过电流保护

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（1. 可再生能源接入电网技术国家地方联合工程实验室（合肥工业大学） 合肥 230009 2. 合肥阳光电源有限公司 合肥 230088）

为保证SiC MOSFET在三电平拓扑中应用的可靠性，需对其进行过电压与过电流保护。该文针对短路导致的过电压情况，提出在中点钳位（NPC）拓扑中加入大电容值飞跨电容的方法，并结合短路保护，保证发生短路故障时SiC MOSFET不过电压损坏，且能快速保护关断，以减小过电流风险。通过搭建短路测试平台，验证了三电平电路发生短路故障时，大电容值飞跨电容对SiC MOSFET起到过电压保护作用，且SiC MOSFET的短路保护时间在2ms以内。

三电平 大电容值 飞跨电容 过电压保护

0 引言

SiC MOSFET作为宽禁带半导体器件，与同功率等级的Si IGBT相比，具有耐高温、耐高压、散热性能好、工作频率高、开关损耗小等优点，其在高频高压的场合下有更好的应用前景[1-4]。但SiC MOSFET的短路承受时间较短[5]，若电路因过载、内部驱动错误、干扰或控制不当等原因出现短路故障，此时SiC MOSFET未及时关断，将导致其短路失效，器件永久损坏[6-9]。将SiC MOSFET应用在三电平拓扑中，有利于减小功率变换器的损耗，从而提高其输出效率[10-11]，但同时其短路的情况也更加复杂。发生短路故障时，SiC MOSFET若无保护措施，将因过电流或过电压而损坏。因此，三电平拓扑中SiC MOSFET的过电压与过电流保护对提高系统工作可靠性具有重要意义。

对SiC MOSFET进行短路保护（Short Circuit Protection, SCP），能够有效防止其过电流损坏[12]。……