基于碳化硅MOSFET的电机驱动系统的电磁干扰与抑制研究

发布时间：2021-08-27 08:23

　　随着电机驱动系统对功率密度的要求,需通过提高功率半导体的开关频率来减小驱动模块的尺寸。宽禁带半导体器件,如碳化硅MOSFET,拥有更快的开关速度,将逐步取代传统的硅半导体器件。碳化硅MOSFET相比传统硅MOSFET具有更高的dv/dt与di/dt,在开关时域波形上产生振荡,是产生电磁干扰噪声的主要原因。因此,本文将对基于碳化硅MOSFET的电机驱动系统中的电磁干扰及其抑制方法进行研究,主要内容分为以下几个部分。第一,研究开关波形的建模方法。电磁干扰的源头是碳化硅MOSFET在开关过程中产生的脉冲波形,因此,本文针对碳化硅器件的开关波形进行建模来研究电磁干扰。根据当前学者对开关波形的建模方法,分析其优缺点,结合实际电路中的开关波形,提出一种更准确的开关波形的建模方法,并分析模型中的参数对噪声频谱的影响。第二,本文结合BUCK电路和同步BUCK电路,研究碳化硅MOSFET的电磁干扰特性。首先,本文在考虑了碳化硅MOSFET寄生参数的基础上,对开关过程进行了分析,并化简得到MOSFET完全导通和完全关断后的二阶RLC等效电路。根据等效电路,使用基尔霍夫电压定律得到二阶微分方程。对其求解后得... 

【文章来源】：电子科技大学四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

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【部分图文】：

BUCK电路仿真

第三章碳化硅MOSFET电磁干扰特性研究29以及肖特基二极管C4D10120D。直流母线电压设置为300V，外部栅极电阻为10Ω，开关频率为32kHz，占空比为0.5。通过示波器TektronixDPO5034B来获取MOSFET的开关波形。图3-8为MOSFET开通和关断的时域波形，图3-9为开关波形的频谱与计算得到的频谱包络的比较。从图中可以看出实验频谱具有两个峰值，且与计算得到的频谱包络相吻合。图3-7实验环境（a）（b）（c）图3-8实验测得的开关波形345x10-550100150200250300350时间(s)vds(V)3.123.133.143.153.16x10-5260280300320340时间(s)vds(V)4.694.74.714.72x10-5010203040时间(s)vds(V)

电子科技大学硕士学位论文484.1.2仿真验证本节将通过LTSPICE进行仿真来验证RC缓冲电路对开关振荡的抑制效果。图4-4为含RC缓冲电路的仿真电路图。当Rsn=10Ω，Csn分别取2.2nF、22nF、220nF时，Vds的波形如图4-5所示。图中红色曲线为不加缓冲电路时的电压波形，可以看出存在很明显地开关振荡，当加入缓冲电路后，可以很明显地看出，开关振荡被抑制，但是存在一个过冲电压，随着Csn的变大，过冲峰值也越来越小，当Csn=220nF时抑制效果最好。但是Csn也不是越大越好，Csn的增大会使上升速度减小，从而增大开关损耗，因此在选择Csn的值时应在抑制干扰和减小损耗做一个折衷。图4-4含RC缓冲电路的仿真电路图图4-5仿真得到的Csn变化时的Vds波形图4-6为Csn=220nF，Rsn分别取2Ω，5Ω，10Ω时Vds的波形。从图中可以看出，Rsn能够很明显地改变开关波形的过冲峰值，Rsn越大，过冲电压越校同时，02468101214x10-7020406080100120140时间(s)Vds(V)不加缓冲电路Csn=2.2nFCsn=22nFCsn=220nF

【参考文献】：
期刊论文
[1]用于精确预测SiC MOSFET开关特性的分析模型[J]. 梁美,郑琼林,李艳,巴腾飞.  电工技术学报. 2017(01)
[2]基于PSpice的碳化硅MOSFET的建模与仿真[J]. 徐国林,朱夏飞,刘先正,温家良,赵志斌.  智能电网. 2015(06)

硕士论文
[1]电动汽车电机逆变器系统的电磁干扰与抑制研究[D]. 张新宇.北京理工大学 2016
[2]PWM驱动电机系统传导干扰预测模型的研究[D]. 段建东.哈尔滨工业大学 2009



本文编号：3366002