基于SiC功率器件的單級(jí)PFC電路應(yīng)用研究
發(fā)布時(shí)間:2021-11-12 14:34
SiC功率器件開(kāi)關(guān)速度快、開(kāi)關(guān)損耗小、反向恢復(fù)特性好,能提高單級(jí)功率因數(shù)校正(PFC)電路的應(yīng)用頻率,提升效率、功率因數(shù)及裝置穩(wěn)定性,簡(jiǎn)化電路結(jié)構(gòu),減小體積、功耗和設(shè)計(jì)難度。本文以SiC材料和已經(jīng)市場(chǎng)化應(yīng)用的SiC/Si功率器件為基礎(chǔ)開(kāi)展如下工作:(1)概述SiC材料和SiC功率器件的特征、應(yīng)用成本、應(yīng)用前景和其在功率因數(shù)校正領(lǐng)域的應(yīng)用優(yōu)勢(shì);分析其在商業(yè)化應(yīng)用進(jìn)程中的優(yōu)勢(shì)和存在的問(wèn)題,認(rèn)為其與傳統(tǒng)Si材料技術(shù)逐步取代又兼容共存的發(fā)展新格局。(2)搭建SiC MOSFET開(kāi)斷特性的Saber仿真平臺(tái),仿真寄生參數(shù)、驅(qū)動(dòng)電阻、驅(qū)動(dòng)電壓等對(duì)MOSFET開(kāi)關(guān)性能的影響;對(duì)比分析SiC/Si功率器件動(dòng)靜態(tài)特性和外部應(yīng)用條件變化對(duì)其各自性能發(fā)揮的影響;搭建能充分發(fā)揮SiC MOSFET開(kāi)關(guān)性能的負(fù)壓驅(qū)動(dòng)電路和負(fù)壓電路;分析了SiC MOSFET高頻應(yīng)用及橋臂串?dāng)_問(wèn)題。(3)分析PFC電路在連續(xù)模式(CCM)下的反向恢復(fù)問(wèn)題,利用SiC SBD優(yōu)異的反向恢復(fù)性能既能為CCM模式下的反向恢復(fù)問(wèn)題提供解決方案,又能簡(jiǎn)化電路結(jié)構(gòu)提高電路穩(wěn)定性;基于SiC功率器件搭建升壓/降壓型單級(jí)功率因數(shù)校正待測(cè)電路。(...
【文章來(lái)源】:西華大學(xué)四川省
【文章頁(yè)數(shù)】:75 頁(yè)
【學(xué)位級(jí)別】:碩士
【文章目錄】:
摘要
Abstract
1 緒論
1.1 SiC材料與SiC功率器件
1.1.1 SiC材料
1.1.2 SiC功率器件
1.2 SiC功率器件的應(yīng)用
1.2.1 SiC系統(tǒng)外部特征分析
1.2.2 SiC系統(tǒng)成本分析
1.2.3 SiC系統(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)域分析
1.2.4 SiC功率器件在PFC領(lǐng)域的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)
1.3 本文主要內(nèi)容及結(jié)構(gòu)安排
2 SiC功率器件特性
2.1 SiC MOSFET特性研究
2.1.1 寄生參數(shù)對(duì)SiC MOSFET開(kāi)關(guān)特性的影響
2.1.2 SiC MOSFET特性
2.1.3 SiC MOSFET驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)
2.1.4 SiC MOSFET高頻應(yīng)用及橋臂串?dāng)_問(wèn)題分析
2.2 SiC二極管特性研究
2.2.1 導(dǎo)通特性
2.2.2 阻斷特性
2.2.3 反向恢復(fù)特性
2.3 本章小結(jié)
3 基于SiC功率器件的單級(jí)PFC電路測(cè)試樣機(jī)設(shè)計(jì)與器件選型
3.1 功率因數(shù)校正
3.1.1 功率因數(shù)校正技術(shù)的分類
3.1.2 功率因數(shù)校正電路的工作模式
3.1.3 CCM模式下的二極管反向恢復(fù)問(wèn)題及其解決方案
3.1.4 CCM模式下的控制方法
3.2 升壓型PFC測(cè)試電路設(shè)計(jì)
3.2.1 基于SiC功率器件的升壓型PFC主要電路參數(shù)計(jì)算和選型
3.2.2 EMI設(shè)計(jì)
3.2.3 升壓型PFC仿真
3.3 降壓型PFC測(cè)試電路設(shè)計(jì)
3.3.1 降壓型PFC的工作方式及其優(yōu)勢(shì)
3.3.2 高邊驅(qū)動(dòng)與低邊驅(qū)動(dòng)對(duì)比
3.3.3 基于SiC功率器件的降壓型PFC主要電路參數(shù)計(jì)算和選型
3.4 本章小結(jié)
4 基于SiC/Si功率器件的單級(jí)PFC變換器性能測(cè)試
4.1 實(shí)驗(yàn)說(shuō)明
4.1.1 測(cè)試儀器儀表
4.1.2 Si基器件選取原則
4.1.3 實(shí)物
4.2 升壓型PFC測(cè)試
4.2.1 波形
4.2.2 溫升
4.2.3 效率
4.3 降壓型PFC測(cè)試
4.3.1 波形
4.3.2 驅(qū)動(dòng)電壓的影響
4.3.3 效率
4.4 本章小結(jié)
5 全文總結(jié)
參考文獻(xiàn)
附錄1 升壓型PFC電路原理圖
附錄2 降壓型PFC電路原理圖
致謝
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]碳化硅器件在節(jié)能減排領(lǐng)域的應(yīng)用展望[J]. 許泓,任榮杰. 中國(guó)能源. 2018(08)
[2]寬禁帶電力電子器件及其應(yīng)用綜述(上)——碳化硅器件[J]. 孔德鑫,劉洋,何澤宇. 變頻器世界. 2018(07)
[3]碳化硅在能源領(lǐng)域的應(yīng)用及展望[J]. 趙敏,賀文智,朱昊辰,黃菊文,李光明. 上海節(jié)能. 2017(10)
[4]SiC電力電子器件研究現(xiàn)狀及新進(jìn)展[J]. 劉佳佳,劉英坤,譚永亮. 半導(dǎo)體技術(shù). 2017(10)
[5]英國(guó)諧波標(biāo)準(zhǔn)G5的發(fā)展及現(xiàn)狀[J]. 張毅威,丁超杰,閔勇,劉軍成,衛(wèi)述蓉,王樂(lè)樂(lè). 電網(wǎng)技術(shù). 2017(12)
[6]SiC器件在光伏逆變器中的應(yīng)用與挑戰(zhàn)[J]. 曾正,邵偉華,胡博容,陳昊,廖興林,陳文鎖,李輝,冉立. 中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào). 2017(01)
[7]SiC功率器件應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)[J]. 漆宇,李彥涌,胡家喜,范偉,唐威. 大功率變流技術(shù). 2016(05)
[8]SiC器件技術(shù)特點(diǎn)及其在軌道交通中的應(yīng)用[J]. 劉可安,李誠(chéng)瞻,李彥涌,李華. 大功率變流技術(shù). 2016(05)
[9]1200V碳化硅MOSFET在智能電網(wǎng)電力電子設(shè)備中的應(yīng)用特性研究[J]. 林翔,李金元,謝立軍,孫凱. 智能電網(wǎng). 2016(07)
[10]SiC MOSFET開(kāi)關(guān)特性及驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)[J]. 劉仿,肖嵐. 電力電子技術(shù). 2016(06)
博士論文
[1]高功率因數(shù)低輸出紋波PFC變換器研究[D]. 閻鐵生.西南交通大學(xué) 2015
碩士論文
[1]SiC MOSFET驅(qū)動(dòng)電路及開(kāi)關(guān)過(guò)程振蕩問(wèn)題研究[D]. 武晶晶.北京交通大學(xué) 2018
[2]基于SiC器件的高功率密度城軌車輛充電機(jī)研究[D]. 楊春.北京交通大學(xué) 2017
[3]SiC肖特基二極管的物理模型參數(shù)提取研究[D]. 呂柔睿.西華大學(xué) 2017
[4]基于碳化硅肖特基二極管的逆變器的研究[D]. 谷楊.西安電子科技大學(xué) 2012
本文編號(hào):3491108
【文章來(lái)源】:西華大學(xué)四川省
【文章頁(yè)數(shù)】:75 頁(yè)
【學(xué)位級(jí)別】:碩士
【文章目錄】:
摘要
Abstract
1 緒論
1.1 SiC材料與SiC功率器件
1.1.1 SiC材料
1.1.2 SiC功率器件
1.2 SiC功率器件的應(yīng)用
1.2.1 SiC系統(tǒng)外部特征分析
1.2.2 SiC系統(tǒng)成本分析
1.2.3 SiC系統(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)域分析
1.2.4 SiC功率器件在PFC領(lǐng)域的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)
1.3 本文主要內(nèi)容及結(jié)構(gòu)安排
2 SiC功率器件特性
2.1 SiC MOSFET特性研究
2.1.1 寄生參數(shù)對(duì)SiC MOSFET開(kāi)關(guān)特性的影響
2.1.2 SiC MOSFET特性
2.1.3 SiC MOSFET驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)
2.1.4 SiC MOSFET高頻應(yīng)用及橋臂串?dāng)_問(wèn)題分析
2.2 SiC二極管特性研究
2.2.1 導(dǎo)通特性
2.2.2 阻斷特性
2.2.3 反向恢復(fù)特性
2.3 本章小結(jié)
3 基于SiC功率器件的單級(jí)PFC電路測(cè)試樣機(jī)設(shè)計(jì)與器件選型
3.1 功率因數(shù)校正
3.1.1 功率因數(shù)校正技術(shù)的分類
3.1.2 功率因數(shù)校正電路的工作模式
3.1.3 CCM模式下的二極管反向恢復(fù)問(wèn)題及其解決方案
3.1.4 CCM模式下的控制方法
3.2 升壓型PFC測(cè)試電路設(shè)計(jì)
3.2.1 基于SiC功率器件的升壓型PFC主要電路參數(shù)計(jì)算和選型
3.2.2 EMI設(shè)計(jì)
3.2.3 升壓型PFC仿真
3.3 降壓型PFC測(cè)試電路設(shè)計(jì)
3.3.1 降壓型PFC的工作方式及其優(yōu)勢(shì)
3.3.2 高邊驅(qū)動(dòng)與低邊驅(qū)動(dòng)對(duì)比
3.3.3 基于SiC功率器件的降壓型PFC主要電路參數(shù)計(jì)算和選型
3.4 本章小結(jié)
4 基于SiC/Si功率器件的單級(jí)PFC變換器性能測(cè)試
4.1 實(shí)驗(yàn)說(shuō)明
4.1.1 測(cè)試儀器儀表
4.1.2 Si基器件選取原則
4.1.3 實(shí)物
4.2 升壓型PFC測(cè)試
4.2.1 波形
4.2.2 溫升
4.2.3 效率
4.3 降壓型PFC測(cè)試
4.3.1 波形
4.3.2 驅(qū)動(dòng)電壓的影響
4.3.3 效率
4.4 本章小結(jié)
5 全文總結(jié)
參考文獻(xiàn)
附錄1 升壓型PFC電路原理圖
附錄2 降壓型PFC電路原理圖
致謝
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]碳化硅器件在節(jié)能減排領(lǐng)域的應(yīng)用展望[J]. 許泓,任榮杰. 中國(guó)能源. 2018(08)
[2]寬禁帶電力電子器件及其應(yīng)用綜述(上)——碳化硅器件[J]. 孔德鑫,劉洋,何澤宇. 變頻器世界. 2018(07)
[3]碳化硅在能源領(lǐng)域的應(yīng)用及展望[J]. 趙敏,賀文智,朱昊辰,黃菊文,李光明. 上海節(jié)能. 2017(10)
[4]SiC電力電子器件研究現(xiàn)狀及新進(jìn)展[J]. 劉佳佳,劉英坤,譚永亮. 半導(dǎo)體技術(shù). 2017(10)
[5]英國(guó)諧波標(biāo)準(zhǔn)G5的發(fā)展及現(xiàn)狀[J]. 張毅威,丁超杰,閔勇,劉軍成,衛(wèi)述蓉,王樂(lè)樂(lè). 電網(wǎng)技術(shù). 2017(12)
[6]SiC器件在光伏逆變器中的應(yīng)用與挑戰(zhàn)[J]. 曾正,邵偉華,胡博容,陳昊,廖興林,陳文鎖,李輝,冉立. 中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào). 2017(01)
[7]SiC功率器件應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)[J]. 漆宇,李彥涌,胡家喜,范偉,唐威. 大功率變流技術(shù). 2016(05)
[8]SiC器件技術(shù)特點(diǎn)及其在軌道交通中的應(yīng)用[J]. 劉可安,李誠(chéng)瞻,李彥涌,李華. 大功率變流技術(shù). 2016(05)
[9]1200V碳化硅MOSFET在智能電網(wǎng)電力電子設(shè)備中的應(yīng)用特性研究[J]. 林翔,李金元,謝立軍,孫凱. 智能電網(wǎng). 2016(07)
[10]SiC MOSFET開(kāi)關(guān)特性及驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)[J]. 劉仿,肖嵐. 電力電子技術(shù). 2016(06)
博士論文
[1]高功率因數(shù)低輸出紋波PFC變換器研究[D]. 閻鐵生.西南交通大學(xué) 2015
碩士論文
[1]SiC MOSFET驅(qū)動(dòng)電路及開(kāi)關(guān)過(guò)程振蕩問(wèn)題研究[D]. 武晶晶.北京交通大學(xué) 2018
[2]基于SiC器件的高功率密度城軌車輛充電機(jī)研究[D]. 楊春.北京交通大學(xué) 2017
[3]SiC肖特基二極管的物理模型參數(shù)提取研究[D]. 呂柔睿.西華大學(xué) 2017
[4]基于碳化硅肖特基二極管的逆變器的研究[D]. 谷楊.西安電子科技大學(xué) 2012
本文編號(hào):3491108
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