基于SiC MOSFET/Si IGBT的670V/100kW城轨辅助逆变器的综合比较*
2021-09-11姚文革李伟杰马颖涛
铁道机车车辆 2021年4期
姚文革,王 方,刘 阳,李伟杰,马颖涛,刘 博
(1 北京纵横机电科技有限公司,北京100094;2 中国铁道科学研究院集团有限公司 机车车辆研究所,北京100081;3 北京建筑大学 机电与车辆工程学院,北京100044;4 北京建筑大学 城市轨道交通车辆服役性能保障北京市重点实验室,北京100044;5 北京交通大学 电气工程学院,北京100044)
应用碳化硅(SiC)和氮化镓(GaN)等宽禁带材料是电力电子器件未来的发展方向。其中,SiC器件与传统Si器件相比,能够有效提升电力电子系统的开关频率、功率密度和能量利用效率。因此,SiC器件在诸如电动汽车(EV),光伏(PV)逆变器和轨道交通等多个领域中存在不同程度的研究与应用[1-3]。有资料显示,2016年日本某研究团队成功研制了一款应用SiC器件的高功率密度逆变器[4],并对其性能表现进行了综合评价,该逆变器的最大输出功率为35 kW,属于中等功率系统。由于Si C MOSFET的开关速度更快,因此其存在比Si器件更显著的开关振荡。针对该过程的问题,研究人员通过搭建双脉冲测试平台[5],分析研究了主回路电感对该振荡的影响,指出可以从减小激励源和增加缓冲回路的方法,对开关振荡进行抑制。另外,有学者在应用SiC器件的同时,通过引入Zero-Voltage-Switching(ZVS)控制策略来进一步降低功率器件在高频开关应用场合下产生的功率损耗,从而提升逆变器系统功率密度和效率[6]。但是,在实际应用中实施该策略,需要在硬件电路内增加额外的功率开关器件,这将导致传统逆变器硬件结构设计和EMI设计工作变得更为复杂。……
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