【摘要】：以碳化硅(SiC)為代表的新型電力電子器件為提高電機驅(qū)動系統(tǒng)的效率和功率密度帶來了新的機遇,也為包括航空航天、船舶推進在內(nèi)的交通運載等特種應(yīng)用提供了新的突破與可能,但是作為應(yīng)用在復(fù)雜電驅(qū)系統(tǒng)中的新器件要充分發(fā)揮其優(yōu)勢還面臨著諸多挑戰(zhàn)。碳化硅器件的開關(guān)特性有別于硅(Si)器件,對于電機控制系統(tǒng)而言,將改變系統(tǒng)電磁干擾(EMI)源的特性。此外,使用碳化硅器件,有利于電機控制系統(tǒng)開關(guān)頻率的提高,但高開關(guān)頻率下系統(tǒng)的電磁干擾問題將更加突出。本文以電機控制系統(tǒng)的電磁干擾問題為研究對象,對此展開了一些工作。本文首先采用模塊化的設(shè)計方法開發(fā)出一套基于SiC器件的電機控制器和一套用于對比的基于Si器件的電機控制器,介紹了碳化硅這種快開關(guān)器件門極驅(qū)動電路設(shè)計的要求和注意事項,為本文研究提供了硬件基礎(chǔ)。通過理論分析,本文介紹了電機控制系統(tǒng)電磁干擾的來源以及EMI電流的傳導(dǎo)路徑;通過數(shù)學(xué)建模計算,本文闡述了影響EMI頻譜各頻段的主要因素以及這些因素具體的作用規(guī)律。本文還介紹了EMI濾波器的設(shè)計方法,在對EMI濾波器進行特性分析時,本文發(fā)現(xiàn)寄生參數(shù)不僅與電感電容諧振改變EMI濾波器的衰減特性,還給EMI濾波器增加了更多的互感耦合,也會對濾波器的衰減特性產(chǎn)生影響。減小耦合大小后,有利于濾波器性能的改善。為了讓電機控制系統(tǒng)的EMI電流達到標(biāo)準(zhǔn),本文采用了先進調(diào)制策略和濾波器兩種方法來降低EMI電流幅值。為了兼顧濾波效果和系統(tǒng)的重量、體積,本文將這兩種無源和有源的方法結(jié)合,并通過實驗結(jié)果證明了其具有一定的可行性。
【學(xué)位授予單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TM301.2
【圖文】：

圖 1-1 SiC 與 Si 材料的特性對比 TO-247 封裝的 SiC 和 Si 器件應(yīng)用于完全一樣的 Buck 變換開關(guān)頻率，相同的散熱條件，測出不同功率下器件的結(jié)溫如結(jié)溫允許的條件下，SiC 器件可以做到更大的功率，功率密 器件。這種高功率密度的優(yōu)勢使 SiC 器件將來能夠在航天到更好的應(yīng)用。以當(dāng)下最熱的電動汽車為例，汽車緊湊的控制單元（PCU）的空間是有限的，為了給電動機提供足夠大的功率，這就對車內(nèi) PCU 的功率密度提出了更高的要求， Si 控制器更好的選擇。事實上，SiC 控制器已經(jīng)進入工業(yè) 系列就配置了全 SiC 模塊的控制器，采用了 STMicroelecSFET 控制器，該控制器有 24 個功率模塊單元，以銅底板先進的激光焊接技術(shù)。未來，隨著成本的降低，車載 SiC

圖 1-1 SiC 與 Si 材料的特性對比47 封裝的 SiC 和 Si 器件應(yīng)用于完全一樣的 Buck頻率，相同的散熱條件，測出不同功率下器件的結(jié)允許的條件下，SiC 器件可以做到更大的功率，功。這種高功率密度的優(yōu)勢使 SiC 器件將來能夠在好的應(yīng)用。以當(dāng)下最熱的電動汽車為例，汽車緊單元（PCU）的空間是有限的，為了給電動機提供功率，這就對車內(nèi) PCU 的功率密度提出了更高的要制器更好的選擇。事實上，SiC 控制器已經(jīng)進入就配置了全 SiC 模塊的控制器，采用了 STMicroT 控制器，該控制器有 24 個功率模塊單元，以銅的激光焊接技術(shù)。未來，隨著成本的降低，車載

華 中 科 技 大 學(xué) 碩 士 學(xué) 位 論 文將 SiC 和 Si 器件的電機控制器帶一個相同的永磁同步電機負(fù)載，SiC 控制器用40kHz 開關(guān)頻率，Si 控制器用 10kHz 開關(guān)頻率，電機三相電流和電流紋波如圖 1-3所示（從上往下分別為 Si 和 SiC 控制器的電流），高頻化的 SiC 控制器的電流紋波更小，有利于改善電機的轉(zhuǎn)矩紋波，轉(zhuǎn)矩脈動。

【參考文獻】

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本文編號：2760993