本文關(guān)鍵詞：基于SiC MOSFET的三相橋式PWM整流器高頻化設(shè)計(jì)及研究　出處：《南京航空航天大學(xué)》2016年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

  更多相關(guān)文章： SiC MOSFET 驅(qū)動電路 三相橋式PWM整流器 SVPWM 損耗模型

【摘要】：三相電壓源型橋式PWM整流器由于其交流側(cè)功率因數(shù)高、諧波含量少等優(yōu)點(diǎn),廣泛應(yīng)用于各種工業(yè)、航空航天等場合。近年來出現(xiàn)的SiC MOSFET功率器件具有阻斷電壓高、導(dǎo)通電壓低、開關(guān)損耗低、耐高溫工作等特點(diǎn),對整流器效率的提升以及高功率密度都有重要意義。并且隨著SiC器件生產(chǎn)工藝的不斷發(fā)展與成熟,SiC器件會在越來越多的領(lǐng)域受到關(guān)注。合適的驅(qū)動電路是正確使用功率器件的前提。與一般的Si功率器件相比,SiC MOSFET對驅(qū)動電路的要求特殊,用于高速開關(guān)的場合易出現(xiàn)誤觸發(fā)或柵極擊穿現(xiàn)象。本文針對一款1200V/120A的SiC MOSFET,根據(jù)其開關(guān)特性以及應(yīng)用特點(diǎn),在電路結(jié)構(gòu)、電阻選取、驅(qū)動電壓和可靠性等方面綜合考慮,設(shè)計(jì)了SiC MOSFET驅(qū)動電路。并采用雙脈沖測試電路,分析了不同驅(qū)動電阻對SiC MOSFET開關(guān)過程的影響,為選擇合適的驅(qū)動電阻提供了依據(jù)。將SiC MOSFET應(yīng)用于三相橋式PWM整流器,并對數(shù)字控制系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)。為了提高系統(tǒng)的開關(guān)頻率,一方面對程序中的SVPWM算法進(jìn)行了簡化,另一方面設(shè)計(jì)了在自然坐標(biāo)系下的電流內(nèi)環(huán)和電壓外環(huán)的控制參數(shù),分析比較了P調(diào)節(jié)器和PI調(diào)節(jié)器下的電流內(nèi)環(huán),選擇了P調(diào)節(jié)器作為電流內(nèi)環(huán)的控制器,分析了電感感值、開關(guān)頻率和電流環(huán)比例系數(shù)對交流側(cè)電流穩(wěn)態(tài)誤差、動態(tài)性能的影響。建立了三相橋式PWM整流器的損耗模型,包括功率器件的導(dǎo)通損耗、開關(guān)損耗和濾波電感損耗,給出了計(jì)算方法和計(jì)算公式,對相同功率等級的SiC MOSFET和Si IGBT在不同開關(guān)頻率下的損耗和系統(tǒng)效率進(jìn)行對比分析。最后設(shè)計(jì)完成了全數(shù)字控制的5kW三相橋式PWM整流器原理樣機(jī),介紹了硬件和軟件的設(shè)計(jì),并以此樣機(jī)為平臺進(jìn)行了實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)結(jié)果與理論和仿真分析相吻合,有效地驗(yàn)證了分析的正確性。
[Abstract]:Three-phase voltage source type PWM rectifier AC side power factor due to its advantages of high harmonic content, widely used in various industrial, aerospace and other fields. SiC MOSFET power devices in recent years has a high blocking voltage, low turn-on voltage, low switching loss, high temperature resistance etc., are of great significance to improve the efficiency of the rectifier and high power density. With the continuous development and production process of SiC devices and SiC devices will mature, more and more attention in the field. The drive circuit is the correct use of appropriate power devices provided. Compared with the Si device, SiC MOSFET requirements of the drive circuit for special. High speed switching applications prone to false triggering or gate breakdown phenomenon. The SiC MOSFET for a 1200V/120A, according to the switching characteristics and application characteristics, in circuit structure, resistance selection, The driving voltage and the reliability of the consideration of the design of SiC driving circuit of MOSFET. And by the double pulse circuit, analyzes the different driving resistance effect on process of SiC MOSFET switch, the driving resistance for the selection of appropriate to provide a basis for. SiC MOSFET is applied to the three-phase bridge type PWM rectifier, and the design of the digital control system in order to improve the switching frequency of the system, a simplified SVPWM algorithm for the program, on the other hand, the control parameters of current loop and voltage in natural coordinates of the outer ring, analysis and comparison of the P regulator and PI regulator for the current loop, the P controller as the controller the analysis of the current loop, the inductance, the switching frequency and current proportional to the AC side current steady-state error, influence the dynamic performance. A loss model of three-phase bridge rectifier PWM, including The power device conduction loss and switching loss and filter inductor loss, calculation method and calculation formula are given, and the system efficiency loss for the same power level of SiC MOSFET and Si IGBT in different switching frequencies were analyzed. Finally the design of full digital control 5kW three-phase bridge rectifier PWM principle prototype was completed, introduced. The design of hardware and software, and this prototype experiments were carried out, the experimental results were in good agreement with the theoretical analysis and simulation, to verify the correctness of the analysis.

【學(xué)位授予單位】：南京航空航天大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TM461

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：1367724