刘 博 刘伟志 董 侃 马 强 刁利军

基于全碳化硅功率组件的变流器母排杂散电感解析计算方法

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（1. 北京交通大学电气工程学院 北京 100044 2. 中国铁道科学研究院机车车辆研究所/北京纵横机电技术开发公司 北京 100094 3. 中车长春轨道客车股份有限公司 长春 130000）

碳化硅（SiC）器件的高开关速度使得其对杂散参数更为敏感，容易激发高频振荡和超调。因此需要对功率回路杂散电感进行准确计算，其中以母排电感最为关键。该文首先对现有母排电感计算方法分析比较，并提出一种考虑趋肤效应影响的母排电感计算方法；在此基础上，结合有限元仿真定量分析空间几何参数、器件布局和母排开孔等因素对母排电感的影响，并通过最小二乘逼近得到多异结构母排电感解析计算公式。最后，使用该方法计算1 200V/423A SiC MOSFET测试平台的母排电感，并分别与Ansys Q3D仿真提取结果和实验测试结果对比，结果表明，该方法计算大功率变流器叠层母排杂散电感具有较高的实用性和准确性，可为SiC MOSFET的应用研究和叠层母排的布局设计提供有益支撑。

叠层母排 杂散电感 解析计算 双脉冲测试

0 引言

近年来，碳化硅（Silicon Carbide, SiC）MOSFET凭借导热系数高、阻断电压高等优势在电动汽车[1]、船舶电力[2]和轨道交通[3]等领域获得了广泛应用。由于SiC MOSFET具有良好的开关特性，目前，基于SiC MOSFET的电力电子装置的开关频率已经达到MHz级，很大程度上提升了系统的功率密度[4-5]。但是，SiC MOSFET开关动作时，过大的d/d在与回路电感的作用下感生出较高的电气应力[6]，同时还可能导致高频噪声[7]和传导干扰[8]等问题。……